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(yè)材料在國防及國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用，是全球消費(fèi)量?jī)H次于鋼鐵的金屬材料。

關(guān)鍵詞：鎂合金；加工；技術(shù)

中圖分類號(hào)：TG292 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、鎂合金新材料特點(diǎn)

（一）鎂合金是最輕的結(jié)構(gòu)材料之一

鎂合金有著其它金屬不可比擬的優(yōu)越性。鎂及鎂合金的特殊性能，重量輕、產(chǎn)品集成化高，其導(dǎo)熱性能和強(qiáng)度尤為突出，在同樣的強(qiáng)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(dòng)通信、手提計(jì)算機(jī)等的殼體結(jié)構(gòu)件上以及在汽車、電子、電器等領(lǐng)域都具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。鎂合金相對(duì)比強(qiáng)度最高。鎂合金沖擊韌性好、抗彎強(qiáng)度大、機(jī)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(dǎo)熱性低。事實(shí)上，輕量化的好處，并不僅僅是提升馬力重量比這個(gè)與加速能力息息相關(guān)的參數(shù)，更對(duì)汽車的操控大有影響。實(shí)踐證明，鎂合金是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化不僅是節(jié)油節(jié)能、提高效率、降低污染的有效途徑，也對(duì)提高汽車安全性能、加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)等有著重要的意義。

（二）鎂是工程應(yīng)用中最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料

鎂合金是活潑金屬，所以制造設(shè)備和環(huán)境有更高的要求，導(dǎo)致制造成本高漲，所以鎂合金的價(jià)格也會(huì)高于鋁合金。同等體積的條件下鎂合金比鋁合金質(zhì)量輕，這是鎂合金的優(yōu)勢(shì)。其密度僅為1.8克/厘米 3，是鋼的1/4，鋁的2/3。在汽車結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用中，有時(shí)比鋁和塑料更有應(yīng)用價(jià)值。鎂合金板材及板坯具有密度小、比強(qiáng)度高、電磁屏蔽性好、易于加工、減震性能好的優(yōu)點(diǎn)。鎂合金具有較高的抗振能力和吸熱性能，因而是制造飛機(jī)輪轂的理想材料。鎂合金AZ31B在汽油、煤油和潤(rùn)滑油中很穩(wěn)定，適于制造發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪機(jī)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(yōu)良及回用處理方便等一系列性能，符合對(duì)材料的輕量化和綠色化的要求。另外，鎂合金在電子工業(yè)中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。鎂合金將能夠滿足汽車非結(jié)構(gòu)件和結(jié)構(gòu)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(duì)比強(qiáng)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(yīng)用越來越廣泛，鎂合金的強(qiáng)度高、機(jī)械性能好.是實(shí)用金屬中的最輕的金屬，高強(qiáng)度、高剛性。另外，還具有良好的吸震性及耐沖擊性。鎂合金產(chǎn)品吸震性及耐沖擊性強(qiáng)，對(duì)外界的碰撞具有很好的防震作用，因而就能對(duì)內(nèi)部機(jī)體有很好的保護(hù)作用。具有吸聲性能，廣播室和現(xiàn)代大建筑物目前多采用鎂合金做室內(nèi)天花板。鋁在碰擊情況下不產(chǎn)生火花，可應(yīng)用于防止火花產(chǎn)生的場(chǎng)合。鎂合金具有良好的散熱性。鎂合金的熱傳導(dǎo)性與熱擴(kuò)散性都比較好，而鋁合金熱傳快但擴(kuò)散慢，它不能有效及時(shí)地把熱散掉。“十二五”期間，新型輕合金材料主要以大規(guī)格、輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞為發(fā)展方向，大力發(fā)展高性能鎂合金是必然趨勢(shì)。

二、鎂合金新材料加工工藝分析

（一）強(qiáng)烈塑性變形技術(shù)

鎂合金在塑性變形時(shí)由于強(qiáng)烈的變形織構(gòu)存在，變形后容易產(chǎn)生各向異性，影響進(jìn)一步的加工。通過工藝控制與優(yōu)化，調(diào)控材料的織構(gòu)類型和數(shù)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(xué)工作者不斷探索與研究的領(lǐng)域之一。強(qiáng)烈塑性變形技術(shù)是制備超細(xì)晶金屬材料的有效方法。一系列通過強(qiáng)烈塑性變形來制備超細(xì)晶材料的工藝技術(shù)被提出，包括等通道角擠壓、累積軋合法、高壓扭轉(zhuǎn)法、震波沖擊法、反復(fù)折皺-壓直法、扭轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)，塑性變形能力較差，傳統(tǒng)的單一的塑性變形方法難以進(jìn)一步提高其力學(xué)性能。針對(duì)這一難點(diǎn)，采用大塑性變形技術(shù)，發(fā)揮其強(qiáng)烈的晶粒細(xì)化效果，可以直接將材料的內(nèi)部組織細(xì)化到亞微米乃至納米級(jí)。大塑性變形技術(shù)包括等通道轉(zhuǎn)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(shí)獲得抗拉強(qiáng)度為400 MPa，屈服強(qiáng)度為340 MPa，伸長(zhǎng)率達(dá)20% 的綜合力學(xué)性能。

（二）鑄造技術(shù)

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(xué)性能逐漸降低。近年來變形鎂合金得到了廣泛的研究和應(yīng)用，連續(xù)鑄造技術(shù)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(yīng)用最廣泛的成形工藝。因鎂合金熱流動(dòng)性好，很適合于薄壁件的壓鑄生產(chǎn)。 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(yīng)用，但這對(duì)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(guān)在方向盤上實(shí)現(xiàn)提供了可靠保證。

（三）鍛造技術(shù)

鍛造技術(shù)是汽車工業(yè)的重要支撐工業(yè)之一，一直以來與汽車業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)。近年來汽車業(yè)的迅猛發(fā)展帶動(dòng)了鍛造市場(chǎng)的擴(kuò)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(chǎn)品成形的有效方法之一。采用鑄造技術(shù)生產(chǎn)出的鑄件尺寸精度、表面質(zhì)量比其他鎂合金鑄造方法要高，復(fù)雜、耐高溫、不易加工的鑄件均可用熔模精密鑄造。

結(jié)語

我國鎂的蘊(yùn)藏也十分豐富，菱鎂礦資源占全球總量的22.15%，原鎂產(chǎn)量已占全球產(chǎn)量的64%，是名副其實(shí)的鎂金屬生產(chǎn)大國。隨著對(duì)鎂合金需求的不斷增加，市場(chǎng)認(rèn)可度逐漸增強(qiáng)。因此，鎂合金材料加工需從技術(shù)、人員、管理等方面進(jìn)行全面的整合，才能不斷擴(kuò)大鎂合金市場(chǎng)規(guī)模，實(shí)現(xiàn)鎂合金加工工藝技術(shù)的不斷提高。

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