鎂合金新材料加工工藝研究

蘇大鵬

摘 要：鎂是常見金屬中最輕的一種金屬，是地殼中含量豐富的元素之一，約占地殼組成的1/4。以鎂為代表的輕金屬材料被作為重要的工業材料在國防及國民經濟各領域有著極為廣泛的應用，是全球消費量僅次于鋼鐵的金屬材料。

關鍵詞：鎂合金；加工；技術

中圖分類號：TG292 文獻標識碼：A

一、鎂合金新材料特點

（一）鎂合金是最輕的結構材料之一

鎂合金有著其它金屬不可比擬的優越性。鎂及鎂合金的特殊性能，重量輕、產品集成化高，其導熱性能和強度尤為突出，在同樣的強度零部件的情況下，鎂合金的零部件能做得比塑料的而且輕等使其在移動通信、手提計算機等的殼體結構件上以及在汽車、電子、電器等領域都具有重要的應用價值和廣闊的應用前景。鎂合金相對比強度最高。鎂合金沖擊韌性好、抗彎強度大、機械性能的各向異性不明顯、塑性好、容易變形加工、容易焊接成形、比熱容量大、導熱性低。事實上，輕量化的好處，并不僅僅是提升馬力重量比這個與加速能力息息相關的參數，更對汽車的操控大有影響。實踐證明，鎂合金是實現汽車輕量化不僅是節油節能、提高效率、降低污染的有效途徑，也對提高汽車安全性能、加強環境保護等有著重要的意義。

（二）鎂是工程應用中最輕的金屬結構材料

鎂合金是活潑金屬，所以制造設備和環境有更高的要求，導致制造成本高漲，所以鎂合金的價格也會高于鋁合金。同等體積的條件下鎂合金比鋁合金質量輕，這是鎂合金的優勢。其密度僅為1.8克/厘米 3，是鋼的1/4，鋁的2/3。在汽車結構材料應用中，有時比鋁和塑料更有應用價值。鎂合金板材及板坯具有密度小、比強度高、電磁屏蔽性好、易于加工、減震性能好的優點。鎂合金具有較高的抗振能力和吸熱性能，因而是制造飛機輪轂的理想材料。鎂合金AZ31B在汽油、煤油和潤滑油中很穩定，適于制造發動機齒輪機匣、油泵和油管。還具有良好的電磁屏蔽特性和阻尼減震能力、成 形性能優良及回用處理方便等一系列性能，符合對材料的輕量化和綠色化的要求。另外，鎂合金在電子工業中具有十分廣闊的應用前景。鎂合金將能夠滿足汽車非結構件和結構件的性能和使用要求，具有耐高溫、抗蠕變和抗腐蝕性能。

（三）鎂合金相對比強度最高

隨著能源、資源問題的日漸突出，以鎂、鈦金屬及其合金為代表的輕合金材料應用越來越廣泛，鎂合金的強度高、機械性能好.是實用金屬中的最輕的金屬，高強度、高剛性。另外，還具有良好的吸震性及耐沖擊性。鎂合金產品吸震性及耐沖擊性強，對外界的碰撞具有很好的防震作用，因而就能對內部機體有很好的保護作用。具有吸聲性能，廣播室和現代大建筑物目前多采用鎂合金做室內天花板。鋁在碰擊情況下不產生火花，可應用于防止火花產生的場合。鎂合金具有良好的散熱性。鎂合金的熱傳導性與熱擴散性都比較好，而鋁合金熱傳快但擴散慢，它不能有效及時地把熱散掉。“十二五”期間，新型輕合金材料主要以大規格、輕質、高強、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞為發展方向，大力發展高性能鎂合金是必然趨勢。

二、鎂合金新材料加工工藝分析

（一）強烈塑性變形技術

鎂合金在塑性變形時由于強烈的變形織構存在，變形后容易產生各向異性，影響進一步的加工。通過工藝控制與優化，調控材料的織構類型和數量，是提高或改善鎂合金加工性能的重要途徑，所以成為材料科學工作者不斷探索與研究的領域之一。強烈塑性變形技術是制備超細晶金屬材料的有效方法。一系列通過強烈塑性變形來制備超細晶材料的工藝技術被提出，包括等通道角擠壓、累積軋合法、高壓扭轉法、震波沖擊法、反復折皺-壓直法、扭轉擠壓法、大擠壓比擠壓法、多向鍛造法等等。由于鎂合金是六方結構，塑性變形能力較差，傳統的單一的塑性變形方法難以進一步提高其力學性能。針對這一難點，采用大塑性變形技術，發揮其強烈的晶粒細化效果，可以直接將材料的內部組織細化到亞微米乃至納米級。大塑性變形技術包括等通道轉角擠壓、累積疊軋等。采用大塑性變形制備的 Mg-Y-Zn 合金在 250℃時獲得抗拉強度為400 MPa，屈服強度為340 MPa，伸長率達20% 的綜合力學性能。

（二）鑄造技術

一般來講，鎂合金鍛件的性能歲碧昂型程度的增大而提高；而隨著變形溫度的升高，其力學性能逐漸降低。近年來變形鎂合金得到了廣泛的研究和應用，連續鑄造技術為新型變形鎂合金提供合格的鑄坯。壓鑄是鎂合金最主要、應用最廣泛的成形工藝。因鎂合金熱流動性好，很適合于薄壁件的壓鑄生產。 鎂合金鍛件替代鋁合金作為汽車輪轂是鎂合金的另一重要應用，但這對其安全性及性能提出了很高的要求。從鎂合金的性能上來看，完全可以滿足方向盤的性能要求，而且采用一片式的壓鑄成型 工藝，為安全氣囊，多功能開關在方向盤上實現提供了可靠保證。

（三）鍛造技術

鍛造技術是汽車工業的重要支撐工業之一，一直以來與汽車業的發展密切相關。近年來汽車業的迅猛發展帶動了鍛造市場的擴大。鍛造工藝按方式可分為自由鍛造和模鍛，按鍛造溫度可分為熱鍛，溫鍛和冷鍛，由于鎂合金冷加工性能差，所以一般采用熱鍛。由此可見，鍛造是高性能鎂合金產品成形的有效方法之一。采用鑄造技術生產出的鑄件尺寸精度、表面質量比其他鎂合金鑄造方法要高，復雜、耐高溫、不易加工的鑄件均可用熔模精密鑄造。

結語

我國鎂的蘊藏也十分豐富，菱鎂礦資源占全球總量的22.15%，原鎂產量已占全球產量的64%，是名副其實的鎂金屬生產大國。隨著對鎂合金需求的不斷增加，市場認可度逐漸增強。因此，鎂合金材料加工需從技術、人員、管理等方面進行全面的整合，才能不斷擴大鎂合金市場規模，實現鎂合金加工工藝技術的不斷提高。

參考文獻

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