镁合金新材料研发及加工工艺的新进展

图7 镁合金轧制的AZ31薄片

　　利用冲压工艺可制造出各种形状复杂的工件， 这对镁合金在汽车、3C等产品上的应用极具吸引力。冲压工艺中以拉深工艺较为典型，拉深是把平面形状的毛坯，借助于模具的作用，制成开口空心形状零件的一种冲压工艺方法。以往拉深研究中以AZ31合金为主，目前研究有扩展到其它合金的趋势。南昌大学对Mg-Mn-RE合金的拉深性能进行了研究，发现合金的拉深高度对拉深温度有明显的依赖性，拉深温度越高拉深高度也越高。暨南大学对ZE10合金拉深性能的研究表明，230℃拉深时，在冲头温度为20～50℃、拉深速度为50mm/min的条件下，可顺利拉深最大直径为142.5mm 的板料，极限拉深比（LDR）为2.85。上海交通大学也开展了这方面的研究，目前在200℃下可以做到LDR>3.2。 

　　由于镁合金在较高温度下特别是在400℃以上很容易产生氧化腐蚀，因此，目前对镁合金的热锻成形技术研究不多，精锻工艺研究更少，发展也较慢，一定程度上影响了变形镁合金的大量应用。 

　　最近两年国内研究镁合金锻造有回升的趋势，湖南大学对AZ80多向锻造后的组织和力学性能进行了研究，结果表明，多向锻造工艺下，材料内部易形成交错变形带，有利于组织细化，形变诱导晶粒细化是主要的晶粒细化机制。晶粒细化过程存在一临界应变量εc（2≦εc≦2.4），当实际应变量εc超过临界应变量εc时，材料基本为动态再结晶细晶组织，进一步细化变得困难。多向锻造后合金力学性能有了明显的提高。东北大学对AZ31锻造后的织构进行了研究，发现锻造产生的面织构将增加镁合金的各向异性，不利于改善镁合金的塑性变形能力和力学性能。广州工业大学对锻造工艺参数的影响进行了研究，结果表明保持锻造时的温度是保证锻造质量的关键所在，因此每次锻打的时间要尽量缩短，而且锻打之前锻件保温时间要恰当。 

　　四、半固态成型 

　　半固态加工技术是提高镁合金制件性能的有效途径之一，这类技术是当前的研究热点，但目前还与实际生产有一定距离。 

　　福建工程学院对半固态AZ91D镁合金组织与性能进行了研究，结果表明坯料微观组织中未见明显的溶质扩散层，在细小的网状共晶相中析出了大量的晶粒尺寸为5~10μm的二次α-Mg相；半固态流变压铸成形工艺在提高铸件致密度的同时，也提高了铸件的硬度，与液态压铸成型试样相比，其密度提高了0.33%，硬度提高了4.6%。南昌大学对镁合金AZ91D的半固态轧制进行了研究，发现搅拌速度、铸轧温度对半固态镁合金组织有显著的影响；过快过慢的搅拌速度都不利于半固态组织的形成，试验表明搅拌速度300r/min最佳；铸轧温度从高到低，固相率明显从小到大；半固态连续铸轧技术可以提高板带的塑性加工性能，细化晶粒，提高生产效率。吉林大学对不同注射速度的半固态触变注射成形镁合金显微组织进行了分析，结果表明固相率不能与材料的抗拉强度建立有效的对应关系，能够综合表徵颗粒形态的分布描述则可以与材料抗拉强度建立有效的对应关系，为研究半固态成型镁合金的工艺-组织-性能之间的关系提供了一个理想的定量分析参数。 

　　五、结束语 

　　虽然中国对各类新型镁合金和镁合金各种可能的成型方式都进行了比较系统的研究，但目前国内镁合金企业的产品仍然以商业镁合金常规压铸、重力铸造为主，镁合金的挤压、轧制成型工艺刚刚开始应用于实际生产，而半固态成型等其它成型工艺则使用较少。 

　　中国镁资源极为丰富，2006年原镁产量达到52.6万吨（全世界为72.6万吨），如何更好的利用这一得天独厚的资源，更好的发展中国的镁产业，尚需要深入的探讨与不断的创新。虽然目前中国的镁产业大发展的局面已经形成，但镁的资源优势尚不能转化为高附加值的产品。中国镁加工企业众多，但工艺技术、产品质量、企业管理等方面与国外先进企业相比还有很大的差距，弥补这一差距尚需科研院所与镁合金企业的共同努力。只有不断的培育镁合金巿场、提高中国镁加工企业的技术水平和产品质量，才能提升中国镁产品的国际竞争力，使中国真正成为镁合金强国。