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导读
利用电子背散射衍射研究了一种新开发的镁-稀土合金在瞬时热反挤压过程中的微观结构演变，获得了具有弱织构的等轴细晶粒微结构。晶粒细化主要归因于热反挤压过程中的不连续动态再结晶（DDRX）和连续动态再结晶（CDRX）过程。在初始变形阶段形成的孪晶界有效地增加了高角晶界（HAGBs）的数量，为新的晶界核提供了位置，从而改善了DDRX工艺。由于在773 K的相对高温和高应变率下的有效动态回复(DRV)，在晶粒内部也观察到了以低角晶界(LAGB)为特征的CDRX过程。此后，在CDRX过程中，LAGB网络通过亚晶粒渐进旋转转变为HAGB网络。
镁及其合金具有低密度、高比强度和高比刚度等特性。然而，镁合金，尤其是稀土镁合金，具有的主要缺点是较差的低温塑性。其具有的唯一无热且易激活的基底滑移不符合5个独立滑动系统标准。另外，拉伸孪晶在低温下具有低临界分解剪切应力，只能积累到 10%的有限应变。
除了滑移和孪晶，动态再结晶(DRX)在镁合金热变形过程中对细化粗大晶粒和避免微裂纹的形成有重要作用。已有研究多集中于低堆垛层错能镁合金(SFE)中DDRX的常规机制上，该机制分为晶粒成核和生长两个独立的阶段。然而，由于不同的成核时间和早期成核的DRX晶粒的部分动态晶粒生长，均匀微结构的DRX晶粒尺寸分布并不容易实现。高应变率下，CDRX也能在低SFE镁合金观察到，且出现一种使DRX晶粒的取向几乎与CDRX镁合金的母晶粒的取向相当的织构。与纯镁相比，其基础织构较弱。因此，具有小晶粒尺寸和弱织构的均匀DRX晶粒微结构是可行的，并且需要使用热变形进行进一步研究。
采用热间接挤压、等通道转角挤压和多向锻造等剧烈塑性变形方法来获得超细晶粒组织。热间接挤压形成了均匀的流动模式，因为没有摩擦诱发的热量产生，合金可以通过DRX [21，22，23]经济地生产成细晶粒微观结构。然而，这一过程中的DRX机制还有待系统研究。
常用的镁合金，如镁铝系列合金，高温力学性能较差，严重限制了其应用。稀土元素是目前提高镁合金高温力学性能最有效的合金元素，可以细化微观结构，形成高熔点相，并与镁合金形成固溶体，从而改善这些合金的高温力学性能。Sm是镁基体中Ce基团固溶度最高的元素，接近镁的原子尺寸，可与镁形成多达五种二元化合物。Sm在镁中的固溶度也随着温度的降低而降低，因此在镁合金中具有良好的强化效果。然而，对含Sm和高Gd稀土镁合金热变形行为的系统研究很少。
基于此背景，日本东北大学联合国内河南 科技 大学的团队选择Mg–9.80 GD–3.78y-1.12 Sm–0.48 Zr合金，利用电子背散射衍射(EBSD)系统地研究了热反挤压过程中各种应变对合金晶粒细化的影响，并讨论了热反挤压过程中的DRX机制。相关成果以题为“Grain refinement and weak-textured structures based on the dynamic recrystallization of Mg–9.80Gd–3.78Y–1.12Sm–0.48Zr alloy”发表于镁合金期刊《Journal of Magnesium and Alloys》。
在瞬时热反挤压过程中，合金的粗晶组织明显细化，获得了具有弱织构的均匀微结构。
DRX的范围随着应变的增加而增加，并在最高应变处达到最大值。由EBSD数据获得的KAM和GAM图被用于区分DRX和SRX颗粒与变形颗粒。在第Ⅵ阶段观察到典型的不含SRX粒子的DRX。
镁合金中的两种主要孪晶类型在初始变形阶段被激活，即86 { 10–12 }拉伸孪晶和56 {10–11}压缩孪晶。两种晶界为DDRX晶粒原子核提供了更多的位点。除此之外，随着晶粒中LAGBs逐渐转化为HAGBs，CDRX过程中还涉及亚边界取向差的循序渐进。通过结合DDRX和CDRX工艺，获得了弱织构的细晶粒微结构。
综上，文中揭示了新型Mg–9.80Gd–3.78Y–1.12Sm–0.48Zr合金的晶粒细化是通过瞬时热反挤压实现的。讨论了活化孪晶的影响和热变形后细化DRX微结构的判据，同时阐述了热反挤压过程中晶粒DRX过程的机理。
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镁合金成形技术研究进展熊守美1 , 苏仕方2(11 清华 - 东洋镁铝合金成形技术研究开发中心 , 清华大学机械工程系 100084 ; 21 中国机械工程学会铸造分会 ,辽宁沈阳 110022)摘要: 镁合金材料及其成形技术的研究和开发对于扩大镁合金在我国的应用具有十分重要的意义。根据第四届中国国际压铸会议论文资料, 综述了国内外镁合金材料及其成形技术的的国内外发展趋势, 包括材料、成形技术及数值模拟等, 展望了镁合金的开发与应用前景。关键词: 镁合金; 材料; 成形技术; 数值模拟中图分类号: TG24912 ; TG14612 2 文献标识码: A 文章编号: 100124977 (2005) 0120020204+Research Progress on Processing Technologyof Magnesium AlloysXIONG Shou2Mei1 , SU Shi2Fang2(11Tsinghua2TOYO R &D Center of Magnesium and Aluminum Alloys Processing Technology , Departmentof Mechanical Engineering , Tsinghua University , Beijing 100084 , China ; 21Foundry Institution of ChineseMechanical Engineering Society , Shenyang 110022 , Liaoning , China)Abstract : Research and development of magnesium alloys and their processing technology are of greatimportance in promoting domestic applications of magnesium alloys in China. Based on the conferencepapers of the 4th China International Die casting Congress & Exhibition , this paper reviewed the trend ofresearch and development of magnesium alloys and their processing technology at home and abroad , in2cluding materials development , processing technology , and numerical simulation technology , etc. At thesame time , the prospect for magnesium applications was also discussed.Keywords : magnesium alloy ; materials ; processing technology ; numerical simulation镁合金正被广泛用于汽车、航空、电子以及消费原因 , 使它难以作为关键零部件 (如发动机零件) 材品工业中的各种结构件。尽管这些应用的增长主要受料在汽车等工业中得到更广泛的应用。同时镁合金密重量减轻的驱动 , 但是 , 镁合金的其它优点也起着重排六方的晶体结构决定了其塑性变形能力较差 , 如何要的作用。其一 , 是它们对压铸工艺的独特适应性 ,解决这一问题是镁合金应用的关键之一。针对上述问可以高速生产近终形零件; 其二 , 优良的模具寿命所题 , 研究人员取得了以下进展。节约的生产成本 , 可以弥补其原材料价格比铝合金稍111 压铸镁合金材料开发贵的不足 , 增强与压铸铝合金的竞争力; 此外 , 极好针对商用压铸镁合金抗高温蠕变性能较差的现状 , 以的可加工性能和减振性能也是镁合金具有的重要性AZ 91 合金为基准合金 , 一汽铸造研究所的研究人能。中国现在是世界上最大的镁生产及出口国 , 但镁员〔1〕进行了抗高温蠕变压铸镁合金的开发。论文讨合金在中国工业 , 尤其是汽车工业中的应用仍很有论了稀土元素 Ce , Y, Nd 以及 Ca 和 Si 的添加对压限。因此 , 深入开展镁合金及其成形技术的研究开铸镁合金在常温拉伸性能以及 150 ℃条件下的蠕变行发 , 对于扩大镁合金在中国工业中的应用具有十分重为 , 显微组织的影响 , 以及对表面处理和腐蚀试验的要的意义。影响 , 并进行了实际产品的生产。在第四届中国国际压铸会议的 50 余篇学术论文该文综合考虑合金的化学成分、合金元素的固溶中 , 涉及镁合金及其成形技术的相关论文、学术报告度、各种金属间化合物 , 在保持 AZ 91 合金基本成分有 10 余篇 , 本文将从镁合金材料、成形工艺 , 镁合不变的条件下 , 设计了四组试验合金进行考查。采用金熔体保护及镁合金成形过程数值模拟等方面总结会挤压的方法试制了 30 种成分合金试棒 , 对试棒的常议论文所涉及的相关领域的研究进展。温力学性能和腐蚀行为进行了测试 , 并初步考查了铸造性能和蠕变抗力。通过试验 , 开发的新合金性能接1 镁合金材料研究近德国大众公司开发的 MRI2153 合金 , 合金工艺性能耐热性及疲劳性能是阻碍镁合金广泛应用的主要与 AZ 91 合金相当 , 可以采用与 AZ 91 合金相同的生收稿日期: 2004211220 收到初稿 , 2004211229 收到修订稿。作者简介: 熊守美 (1966 - ) , 男 , 湖北麻城人 , 博士 , 博士生导师 , 主要从事压铸工艺和技术方面的研究。E2mail: smxiong @tsinghua1edu1cn铸造熊守美等: 镁合金成形技术研究进展·21 ·产工艺。在采用沈阳应用化学研究所低成本的电解镁造四大方面为主。其中压铸仍为最主要的成型工艺 ,- 稀土中间合金情况下 , 有效地控制了成本。在蠕变我国镁合金压铸件产量由 1995 年的 1 562 t 提高到试验中发现 , Mg2Al2Re2Zn 体系中的强化相 Al11Ce3 在2002 年的 4 950 t , 7 年里产量增长了 2 倍多 , 平均少量 Ca 存在下稳定性可以进一步提高。Nd 和 Y的添年增长率达 18 %。利用镁合金压铸件代替传统铸铁、加不会使 AZ 91 合金的晶粒度改变 , 但可以产生固溶铸钢件 , 甚至代替铝压铸件 , 正成为制造业特别是汽强化 , 具有极佳的蠕变性能。车制造业的发展趋势〔4〕。112 压铸镁合金的低周疲劳行为研究211 镁合金压铸沈阳工业大学的研究人员〔2〕通过试验发现: 压目前 , 镁合金压铸工艺的研究热点主要集中在两铸态 AZ 91 疲劳寿命最低; 在高应变幅条件下 , 压铸大方面: 镁合金压铸零件的开发设计和镁合金压铸工态 AM50 + Nd 疲劳寿命高于镁合金 AZ 91 , 在较低艺的完善创新。随着模具设计水平和压铸零件性能的应变幅条件下 , 压铸态 AM50 + Nd 的寿命要低于经提高 , 镁合金压铸件的应用领域已经从传统的笔记本过固溶处理的 AZ 91 的疲劳寿命; 经过固溶处理的电脑外壳、手机外壳等表面覆盖件发展到了发动机支AZ 91 镁合金的过渡疲劳寿命明显高于压铸态 , 压铸架、轮毂、框架件等受力部件以及安全部件。态 AM50 + Nd 镁合金的过渡寿命要高于压铸态 AZ相应地 , 为了满足不断提升的零件性能要求 , 随91。经过固溶处理以后 AZ 91 中的β相消失 , 使材料着材料科学和其他科学技术的进步 , 在传统压铸工艺的延展性增加 , 循环硬化程度有所降低。的基础上衍生出了真空压铸、充氧压铸、超低速压铸113 镁合金的铸态组织研究等诸多分支技术。其中真空压铸以其极低的铸件含气镁铝合金在未经变质处理时 , 铸态下晶粒尺寸可量、较好的设备兼容性和优异的铸件性能等优点得到达 3 ×10 ～5 ×10 m , 组织很粗大。合金的组织决2424了高度重视和大力发展。众所周知 , 压铸件的气孔问定性能 , 性能决定合金的应用 , 以往镁合金的组织控题是限制其性能提高的主要瓶颈。真空压铸在传统压制主要是为了提高其塑性变形能力。因为镁合金为密铸工艺周期上耦合真空系统抽除型腔气体 , 是一种减排六方 , 这就决定了其塑性变形能力较差。而实践证少压铸件气孔 , 去除铸模内气体和润滑剂蒸汽的有效明 , 细小等轴晶可以改善镁合金的塑性变形能力。而方法。目前研究的热点是如何在型腔内得到更高的真半固态触变成形也要求初始的铸态组织应为细小的等空度 , 及相应的模具密封工艺。高真空压力铸造得到轴晶组织 , 因此如何控制镁合金的组织是镁合金半固的零件不仅可以大大降低微孔和气孔等铸造缺陷 , 还态成形的关键之一。可以进行热处理和压铸焊接〔5〕。常用的镁合金组织控制工艺主要有液态处理法和沈阳工业大学的研究人员〔6〕研究了压铸镁合金固态处理法两大类。液态处理法由于简单、易于实轮毂缺陷的产生原因 , 通过对浇注系统和零件结构的现 , 不外加额外设备等 , 在工业应用中具有广阔的空改进及压铸工艺参数的调整 , 有效地仿真了缺陷的产间。液态处理法包括添加晶粒细化剂法、过热处理生 , 明显改善了压铸镁合金轮毂件的质量。法、熔体搅拌法两大类。固态处理法包括等静角压清华大学的研究人员〔7〕与一汽合作 , 系统地研(ECEA) 法、大比率挤压法和铸造粉末法。但对以究了各种压铸工艺参数对镁合金压铸件质量的影响规上这些方法的机理还不是很清楚或是方法正处于试验律 , 成功开发了一汽集团首件镁合金压铸件并投入实阶段。对镁合金的组织控制机理缺乏了解 , 产生了一际生产。目前 , 正进行镁合金真空压铸及超低速压铸些混淆 , 导致工业中对镁合金的组织控制主要依靠经的实验研究。验的方法〔3〕。到目前为止 , 对镁合金组织控制的研212 低压铸造究 , 主要集中于外来质点对形核的促进作用、抑制晶低压铸造由于其充型过程的平稳性和良好的排气粒生长的作用和溶质对形核率的影响。在镁合金熔体性能 , 被广泛应用于轮毂等对铸件缺陷较为敏感的零中加入少量的孕育剂 (MgCO3、C2Cl6、FeCl3 等) 或件制造。而传统低压铸造工艺所采用的压缩空气 , 由溶质原子 (Zr、Ca、Sr、RE 等) , 能细化镁合金的铸于气体纯度不够及氧的分压过高所造成的氧化和吸气造组织并改变沉淀物的形貌 , 提高镁合金的力学性等问题会造成铸件的氧化夹杂、微裂纹、缩孔和缩松能 , 改善压力加工性能。但是 , 镁合金组织细化的研等铸造缺陷 , 限制了低压铸造的推广。采用电磁泵充究和应用远不如铝合金的深入 , 值得进一步研究。型的低压铸造新工艺技术 , 以电磁泵充型技术为核心 , 在加压充型和保压时 , 采用非接触式的电磁力直2 镁合金成形技术研究开发接作用于液态金属 , 实现了铝液的平稳输送和充型 ,当前 , 镁合金的成型工艺仍然以 压 力 铸 造并防止由于紊流所造成的二次污染 , 得到了较高的铸(HPDC) 、低压铸造 (L PDC) 、挤压铸造和半固态铸件质量。同时引入计算机控制系统 , 提高了工艺执行Jan. 2005·22 ·FOUNDRYVol154 No11的准确度 , 也使生产效率得到了提升〔8〕。此外 , 由体保护原理的基础上 , 讨论了各种混合气体保护的缺于电磁泵低压铸造工艺所采用的开环控制方式对控制点 , 研究了不同配比、不同的温度和操作条件下精度具有较高的要求 , 针对工艺参数的测定和电磁设HFC2134a 气体对液态镁合金的保护效果 , 并且研究备的开发也展开了一系列研究工作〔9- 10〕。了相关工艺参数和防护工艺。研究结果认为 HFC2213 半固态铸造134a 气体相对于 SO2 和 SF6 具有更优良的保护特性 ,半固态铸造工艺自诞生以来一直受到了广泛的关可作为镁合金熔体气体保护的一种优先选择。注 , 处于研究的前沿。由于该项技术对设备依赖性较4 镁合金压铸过程数值模拟大 , 目前研究重点主要集中在设备性能的提升和完善上。新开发的第二代触变成形机 , 最高射出速度达到在镁合金压铸生产过程中 , 液态或半固态的金属5 m/ s , 其螺杆、套筒等关键部件采用新型合金 , 耐在高速、高压下充型 , 并在高压下迅速凝固 , 容易产高温及热传导性能有所提升 , 锁模机构的刚性和速度生气孔等铸造缺陷。由于镁合金压铸充型速度比铝合得到加强 , 降低了能耗 , 得到了更高的铸件质量和生金更高 , 凝固速度更快 , 因此 , 镁合金压铸对模具的产效率〔11〕。与此同时 , 针对触变成形法的研究也促流道系统及热平衡设计提出了更高的要求。充分了解使了一批新技术的投入使用 , 如热流道系统、长喷嘴充填过程的流动和换热规律 , 设计合理的铸件、铸型技术、触变成形锻压工艺等。结构及浇注系统 , 选择恰当的压铸工艺参数 , 不仅可214 挤压铸造以降低铸件废品率 , 提高铸件质量和生产效率 , 而且挤压铸造在镁铝合金材料领域 , 以其高铸件质可以延长模具的使用寿命。数值模拟方法为解决上述量、高力学性能和高致密度得到了密切的关注。挤压问题提供了有效的手段。通过压铸充型过程流场、温铸造可以使任何壁厚的零件进行固溶热处理 , 从而得度场的数值模拟 , 能够较准确地表达压铸充型过程的到高于常规压铸的力学性能。另一方面 , 挤压铸造可流动和传热规律 , 实现理想的型腔充填状态及模具热以利用在凝固过程中加压的方法 , 得到优于低压铸造平衡状态 , 预测可能产生的卷气、冷隔等缺陷 , 进而的铸件致密结构。同时 , 挤压铸造和半固态铸造的密优化压铸工艺 , 对实际压铸生产具有重要的指导意切联系也使这项技术处于研究的热点。目前挤压铸造义。因而 , 计算机模拟仿真技术被广泛用于镁合金压面临的主要问题是对技术和过程控制要求过高 , 要求铸件的模具设计及工艺分析。的投资比较高。目前的研究重点主要集中在挤压顶清华大学的研究人员〔4〕长期从事压铸过程模拟针、吸热棒的运用 , 挤压位置的选择 , 工艺参数的控仿真技术的研究工作 , 并成功将模拟仿真技术用于镁制等方面〔12〕。合金压铸件的模具设计优化、热平衡分析及模具热应挤压铸造既可以采用专用设备进行生产 , 也可以力和变形的分析。同时 , 特别对压室中的液态金属流在常规压铸机上进行。他解决了传统压铸机不能生产动进行了模拟 , 系统地研究了低速压射速度及压室充厚大件 , 压铸件普遍存在的缩孔缩松问题 , 可生产各满度等参数对压室中的气体卷入 , 并在此基础上提出种不同强度和流动性的合金 , 简化了压铸模具设计的了低速压射的优化工艺。思路 , 降低了简单零件的压铸模具成本 , 使得中小批沈阳工业大学的研究人员〔15- 16〕采用 FLOW3D量零件使用压铸工艺生产变成可能。以挤压铸造技术对不同镁合金铸件的充型过程及凝固过程进行了模拟为基础 , 对常规铸造、低压铸造和传统挤压铸造机进分析 , 为镁合金压铸件模具设计及预测缺陷位置提供行的改造为挤压铸造技术的推广做出了贡献〔13〕。了理论指导 , 有效地提高了镁合金压铸件质量及降低模具设计成本。3 镁合金熔体保护5 结束语镁及镁合金的气体保护熔炼技术是目前生产高纯度、高品质镁合金的技术关键。20 多年前 , 在熔炼随着镁合金压铸件的广泛应用 , 提高其压铸性能镁和镁合金时采用 SF6 做保护气体 , 是当时镁工业界和抗高温蠕变性能已成为当前重要的研究课题。我国最大的进步。因为它消除了以前使用 SO2 和熔剂熔的稀土资源丰富 , 稀土镁合金的性能优良 , 开发具有炼所产生的大多数问题。但到了 1990 年 , SF6 和类中国特色的压铸稀土镁合金 , 提高其抗高温蠕变性似物的高温室效应 (是 CO2 的 24 000 倍 , 并能在大能 , 具有重要意义。气中长期存在 3 200 年) 迫使镁工业用户必须寻找技压铸是镁合金最主要的成形工艺 , 为了进一步提术上可行 , 经济、环保的替代保护气体。寻找 SF6 的高镁合金零件的的质量及扩大镁合金的应用领域 , 应替代保护气体是目前镁工业界的一个重要课题。积极开展一些新的成形工艺方法 (如真空压铸、超低华北工学院的研究人员〔14〕在论述镁合金熔体气速压铸、挤压铸造、半固态铸造等成形方法) 的基础铸造熊守美等: 镁合金成形技术研究进展·23 ·研究工作。镁合金成形技术对工艺过程提出了更高的四届中国国际压铸会议论文集 〔C〕. 北京: 机械工业出版社 ,要求 , 采用数值模拟技术可以优化成形工艺 (模具设2004. 35 - 39〔9〕 许音 , 彭有根 , 杨晶. 直流电磁泵低压铸造系统工艺参数测定计) , 控制模具热平衡 , 提高产品质量和降低废品率。〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工业出版社 , 2004. 84 - 88参考文献:〔10〕 刘云 , 杨晶 , 党惊知. 磁铁结构参数对电磁泵磁场强度的影响〔1〕 刘海峰 , 佟国栋 , 侯骏 , 等. 含稀土抗蠕变压铸镁合金的开发〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工业〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集 〔C〕. 北京: 机械工业出版社 , 2004. 103 - 108出版社 , 2004. 145 - 155〔11〕 李博文. 新一代触变成形机特点〔A〕. 第四届中国国际压铸会〔2〕 申健 , 洪成森 , 李锋 , 等. AZ91 与 AM50 + Nd 镁合金的低周议论文集〔C〕. 北京: 机械工业出版社 , 2004. 40 - 46疲劳行为〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集 〔C〕. 北京:〔12〕 夏云 , 里奇·杰卡斯 , 马克·亨特. 挤压铸造及其过程和质量控机械工业出版社 , 2004. 133 - 138制技术〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机〔3〕 李元东 , 郝远 , 陈体军 , 等. 镁合金的铸态组织控制工艺与机械工业出版社 , 2004. 47 - 54理〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工〔13〕 欧阳明. 从普通压铸、挤压、低压铸造机的改造认识挤压压铸业出版社 , 2004. 156 - 161技术〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械〔4〕 唐玉林 , 苏仕方 , 徐爽. 从世界压铸工业及市场发展看我国压工业出版社 , 2004. 109 - 115铸工业〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集. 北京: 机械工〔14〕 靳玉春 , 郭琪敏 , 许小忠 , 等. 液态镁合金气体保护方法研究业出版社 , 2004 , 1 - 10发展趋势〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 机械工〔5〕 Mamoru Murakami , Hiroyuki Omura. High vacuum die cast tech2业出版社 , 2004. 167 - 172nology and its application〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔15〕 张艳 , 吴伟 , 等. 镁合金压铸充型过程的优化〔A〕. 第四届中〔C〕. 北京: 机械工业出版社 , 2004. 16 - 20国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工业出版社 , 2004.〔6〕 于宝义 , 王峰 , 刘正 , 等. 压铸镁合金轮毂缺陷分析与解决措25 - 30施〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工〔16〕 洪成淼 , 申健 , 等. 镁合金压铸件缺陷的计算及模拟仿真分析业出版社 , 2004. 173 - 179〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工业〔7〕 熊守美. 镁合金压铸成形技术研究进展〔R〕. 第四届中国国际出版社 , 2004. 226 - 230压铸会议学术报告 , 2004〔8〕 侯击波 , 霍立兴 , 程军. 电磁泵低压铸造控制系统研究〔A〕. 第(编辑 : 曲学良 , qxl @foundryworld1com)
镁合金成形技术研究进展熊守美1 , 苏仕方2(11 清华 - 东洋镁铝合金成形技术研究开发中心 , 清华大学机械工程系 100084 ; 21 中国机械工程学会铸造分会 ,辽宁沈阳 110022)摘要: 镁合金材料及其成形技术的研究和开发对于扩大镁合金在我国的应用具有十分重要的意义。根据第四届中国国际压铸会议论文资料, 综述了国内外镁合金材料及其成形技术的的国内外发展趋势, 包括材料、成形技术及数值模拟等, 展望了镁合金的开发与应用前景。关键词: 镁合金; 材料; 成形技术; 数值模拟中图分类号: TG24912 ; TG14612 2 文献标识码: A 文章编号: 100124977 (2005) 0120020204+Research Progress on Processing Technologyof Magnesium AlloysXIONG Shou2Mei1 , SU Shi2Fang2(11Tsinghua2TOYO R &D Center of Magnesium and Aluminum Alloys Processing Technology , Departmentof Mechanical Engineering , Tsinghua University , Beijing 100084 , China ; 21Foundry Institution of ChineseMechanical Engineering Society , Shenyang 110022 , Liaoning , China)Abstract : Research and development of magnesium alloys and their processing technology are of greatimportance in promoting domestic applications of magnesium alloys in China. Based on the conferencepapers of the 4th China International Die casting Congress & Exhibition , this paper reviewed the trend ofresearch and development of magnesium alloys and their processing technology at home and abroad , in2cluding materials development , processing technology , and numerical simulation technology , etc. At thesame time , the prospect for magnesium applications was also discussed.Keywords : magnesium alloy ; materials ; processing technology ; numerical simulation镁合金正被广泛用于汽车、航空、电子以及消费原因 , 使它难以作为关键零部件 (如发动机零件) 材品工业中的各种结构件。尽管这些应用的增长主要受料在汽车等工业中得到更广泛的应用。同时镁合金密重量减轻的驱动 , 但是 , 镁合金的其它优点也起着重排六方的晶体结构决定了其塑性变形能力较差 , 如何要的作用。其一 , 是它们对压铸工艺的独特适应性 ,解决这一问题是镁合金应用的关键之一。针对上述问可以高速生产近终形零件; 其二 , 优良的模具寿命所题 , 研究人员取得了以下进展。节约的生产成本 , 可以弥补其原材料价格比铝合金稍111 压铸镁合金材料开发贵的不足 , 增强与压铸铝合金的竞争力; 此外 , 极好针对商用压铸镁合金抗高温蠕变性能较差的现状 , 以的可加工性能和减振性能也是镁合金具有的重要性AZ 91 合金为基准合金 , 一汽铸造研究所的研究人能。中国现在是世界上最大的镁生产及出口国 , 但镁员〔1〕进行了抗高温蠕变压铸镁合金的开发。论文讨合金在中国工业 , 尤其是汽车工业中的应用仍很有论了稀土元素 Ce , Y, Nd 以及 Ca 和 Si 的添加对压限。因此 , 深入开展镁合金及其成形技术的研究开铸镁合金在常温拉伸性能以及 150 ℃条件下的蠕变行发 , 对于扩大镁合金在中国工业中的应用具有十分重为 , 显微组织的影响 , 以及对表面处理和腐蚀试验的要的意义。影响 , 并进行了实际产品的生产。在第四届中国国际压铸会议的 50 余篇学术论文该文综合考虑合金的化学成分、合金元素的固溶中 , 涉及镁合金及其成形技术的相关论文、学术报告度、各种金属间化合物 , 在保持 AZ 91 合金基本成分有 10 余篇 , 本文将从镁合金材料、成形工艺 , 镁合不变的条件下 , 设计了四组试验合金进行考查。采用金熔体保护及镁合金成形过程数值模拟等方面总结会挤压的方法试制了 30 种成分合金试棒 , 对试棒的常议论文所涉及的相关领域的研究进展。温力学性能和腐蚀行为进行了测试 , 并初步考查了铸造性能和蠕变抗力。通过试验 , 开发的新合金性能接1 镁合金材料研究近德国大众公司开发的 MRI2153 合金 , 合金工艺性能耐热性及疲劳性能是阻碍镁合金广泛应用的主要与 AZ 91 合金相当 , 可以采用与 AZ 91 合金相同的生收稿日期: 2004211220 收到初稿 , 2004211229 收到修订稿。作者简介: 熊守美 (1966 - ) , 男 , 湖北麻城人 , 博士 , 博士生导师 , 主要从事压铸工艺和技术方面的研究。E2mail: smxiong @tsinghua1edu1cn铸造熊守美等: 镁合金成形技术研究进展·21 ·产工艺。在采用沈阳应用化学研究所低成本的电解镁造四大方面为主。其中压铸仍为最主要的成型工艺 ,- 稀土中间合金情况下 , 有效地控制了成本。在蠕变我国镁合金压铸件产量由 1995 年的 1 562 t 提高到试验中发现 , Mg2Al2Re2Zn 体系中的强化相 Al11Ce3 在2002 年的 4 950 t , 7 年里产量增长了 2 倍多 , 平均少量 Ca 存在下稳定性可以进一步提高。Nd 和 Y的添年增长率达 18 %。利用镁合金压铸件代替传统铸铁、加不会使 AZ 91 合金的晶粒度改变 , 但可以产生固溶铸钢件 , 甚至代替铝压铸件 , 正成为制造业特别是汽强化 , 具有极佳的蠕变性能。车制造业的发展趋势〔4〕。112 压铸镁合金的低周疲劳行为研究211 镁合金压铸沈阳工业大学的研究人员〔2〕通过试验发现: 压目前 , 镁合金压铸工艺的研究热点主要集中在两铸态 AZ 91 疲劳寿命最低; 在高应变幅条件下 , 压铸大方面: 镁合金压铸零件的开发设计和镁合金压铸工态 AM50 + Nd 疲劳寿命高于镁合金 AZ 91 , 在较低艺的完善创新。随着模具设计水平和压铸零件性能的应变幅条件下 , 压铸态 AM50 + Nd 的寿命要低于经提高 , 镁合金压铸件的应用领域已经从传统的笔记本过固溶处理的 AZ 91 的疲劳寿命; 经过固溶处理的电脑外壳、手机外壳等表面覆盖件发展到了发动机支AZ 91 镁合金的过渡疲劳寿命明显高于压铸态 , 压铸架、轮毂、框架件等受力部件以及安全部件。态 AM50 + Nd 镁合金的过渡寿命要高于压铸态 AZ相应地 , 为了满足不断提升的零件性能要求 , 随91。经过固溶处理以后 AZ 91 中的β相消失 , 使材料着材料科学和其他科学技术的进步 , 在传统压铸工艺的延展性增加 , 循环硬化程度有所降低。的基础上衍生出了真空压铸、充氧压铸、超低速压铸113 镁合金的铸态组织研究等诸多分支技术。其中真空压铸以其极低的铸件含气镁铝合金在未经变质处理时 , 铸态下晶粒尺寸可量、较好的设备兼容性和优异的铸件性能等优点得到达 3 ×10 ～5 ×10 m , 组织很粗大。合金的组织决2424了高度重视和大力发展。众所周知 , 压铸件的气孔问定性能 , 性能决定合金的应用 , 以往镁合金的组织控题是限制其性能提高的主要瓶颈。真空压铸在传统压制主要是为了提高其塑性变形能力。因为镁合金为密铸工艺周期上耦合真空系统抽除型腔气体 , 是一种减排六方 , 这就决定了其塑性变形能力较差。而实践证少压铸件气孔 , 去除铸模内气体和润滑剂蒸汽的有效明 , 细小等轴晶可以改善镁合金的塑性变形能力。而方法。目前研究的热点是如何在型腔内得到更高的真半固态触变成形也要求初始的铸态组织应为细小的等空度 , 及相应的模具密封工艺。高真空压力铸造得到轴晶组织 , 因此如何控制镁合金的组织是镁合金半固的零件不仅可以大大降低微孔和气孔等铸造缺陷 , 还态成形的关键之一。可以进行热处理和压铸焊接〔5〕。常用的镁合金组织控制工艺主要有液态处理法和沈阳工业大学的研究人员〔6〕研究了压铸镁合金固态处理法两大类。液态处理法由于简单、易于实轮毂缺陷的产生原因 , 通过对浇注系统和零件结构的现 , 不外加额外设备等 , 在工业应用中具有广阔的空改进及压铸工艺参数的调整 , 有效地仿真了缺陷的产间。液态处理法包括添加晶粒细化剂法、过热处理生 , 明显改善了压铸镁合金轮毂件的质量。法、熔体搅拌法两大类。固态处理法包括等静角压清华大学的研究人员〔7〕与一汽合作 , 系统地研(ECEA) 法、大比率挤压法和铸造粉末法。但对以究了各种压铸工艺参数对镁合金压铸件质量的影响规上这些方法的机理还不是很清楚或是方法正处于试验律 , 成功开发了一汽集团首件镁合金压铸件并投入实阶段。对镁合金的组织控制机理缺乏了解 , 产生了一际生产。目前 , 正进行镁合金真空压铸及超低速压铸些混淆 , 导致工业中对镁合金的组织控制主要依靠经的实验研究。验的方法〔3〕。到目前为止 , 对镁合金组织控制的研212 低压铸造究 , 主要集中于外来质点对形核的促进作用、抑制晶低压铸造由于其充型过程的平稳性和良好的排气粒生长的作用和溶质对形核率的影响。在镁合金熔体性能 , 被广泛应用于轮毂等对铸件缺陷较为敏感的零中加入少量的孕育剂 (MgCO3、C2Cl6、FeCl3 等) 或件制造。而传统低压铸造工艺所采用的压缩空气 , 由溶质原子 (Zr、Ca、Sr、RE 等) , 能细化镁合金的铸于气体纯度不够及氧的分压过高所造成的氧化和吸气造组织并改变沉淀物的形貌 , 提高镁合金的力学性等问题会造成铸件的氧化夹杂、微裂纹、缩孔和缩松能 , 改善压力加工性能。但是 , 镁合金组织细化的研等铸造缺陷 , 限制了低压铸造的推广。采用电磁泵充究和应用远不如铝合金的深入 , 值得进一步研究。型的低压铸造新工艺技术 , 以电磁泵充型技术为核心 , 在加压充型和保压时 , 采用非接触式的电磁力直2 镁合金成形技术研究开发接作用于液态金属 , 实现了铝液的平稳输送和充型 ,当前 , 镁合金的成型工艺仍然以 压 力 铸 造并防止由于紊流所造成的二次污染 , 得到了较高的铸(HPDC) 、低压铸造 (L PDC) 、挤压铸造和半固态铸件质量。同时引入计算机控制系统 , 提高了工艺执行Jan. 2005·22 ·FOUNDRYVol154 No11的准确度 , 也使生产效率得到了提升〔8〕。此外 , 由体保护原理的基础上 , 讨论了各种混合气体保护的缺于电磁泵低压铸造工艺所采用的开环控制方式对控制点 , 研究了不同配比、不同的温度和操作条件下精度具有较高的要求 , 针对工艺参数的测定和电磁设HFC2134a 气体对液态镁合金的保护效果 , 并且研究备的开发也展开了一系列研究工作〔9- 10〕。了相关工艺参数和防护工艺。研究结果认为 HFC2213 半固态铸造134a 气体相对于 SO2 和 SF6 具有更优良的保护特性 ,半固态铸造工艺自诞生以来一直受到了广泛的关可作为镁合金熔体气体保护的一种优先选择。注 , 处于研究的前沿。由于该项技术对设备依赖性较4 镁合金压铸过程数值模拟大 , 目前研究重点主要集中在设备性能的提升和完善上。新开发的第二代触变成形机 , 最高射出速度达到在镁合金压铸生产过程中 , 液态或半固态的金属5 m/ s , 其螺杆、套筒等关键部件采用新型合金 , 耐在高速、高压下充型 , 并在高压下迅速凝固 , 容易产高温及热传导性能有所提升 , 锁模机构的刚性和速度生气孔等铸造缺陷。由于镁合金压铸充型速度比铝合得到加强 , 降低了能耗 , 得到了更高的铸件质量和生金更高 , 凝固速度更快 , 因此 , 镁合金压铸对模具的产效率〔11〕。与此同时 , 针对触变成形法的研究也促流道系统及热平衡设计提出了更高的要求。充分了解使了一批新技术的投入使用 , 如热流道系统、长喷嘴充填过程的流动和换热规律 , 设计合理的铸件、铸型技术、触变成形锻压工艺等。结构及浇注系统 , 选择恰当的压铸工艺参数 , 不仅可214 挤压铸造以降低铸件废品率 , 提高铸件质量和生产效率 , 而且挤压铸造在镁铝合金材料领域 , 以其高铸件质可以延长模具的使用寿命。数值模拟方法为解决上述量、高力学性能和高致密度得到了密切的关注。挤压问题提供了有效的手段。通过压铸充型过程流场、温铸造可以使任何壁厚的零件进行固溶热处理 , 从而得度场的数值模拟 , 能够较准确地表达压铸充型过程的到高于常规压铸的力学性能。另一方面 , 挤压铸造可流动和传热规律 , 实现理想的型腔充填状态及模具热以利用在凝固过程中加压的方法 , 得到优于低压铸造平衡状态 , 预测可能产生的卷气、冷隔等缺陷 , 进而的铸件致密结构。同时 , 挤压铸造和半固态铸造的密优化压铸工艺 , 对实际压铸生产具有重要的指导意切联系也使这项技术处于研究的热点。目前挤压铸造义。因而 , 计算机模拟仿真技术被广泛用于镁合金压面临的主要问题是对技术和过程控制要求过高 , 要求铸件的模具设计及工艺分析。的投资比较高。目前的研究重点主要集中在挤压顶清华大学的研究人员〔4〕长期从事压铸过程模拟针、吸热棒的运用 , 挤压位置的选择 , 工艺参数的控仿真技术的研究工作 , 并成功将模拟仿真技术用于镁制等方面〔12〕。合金压铸件的模具设计优化、热平衡分析及模具热应挤压铸造既可以采用专用设备进行生产 , 也可以力和变形的分析。同时 , 特别对压室中的液态金属流在常规压铸机上进行。他解决了传统压铸机不能生产动进行了模拟 , 系统地研究了低速压射速度及压室充厚大件 , 压铸件普遍存在的缩孔缩松问题 , 可生产各满度等参数对压室中的气体卷入 , 并在此基础上提出种不同强度和流动性的合金 , 简化了压铸模具设计的了低速压射的优化工艺。思路 , 降低了简单零件的压铸模具成本 , 使得中小批沈阳工业大学的研究人员〔15- 16〕采用 FLOW3D量零件使用压铸工艺生产变成可能。以挤压铸造技术对不同镁合金铸件的充型过程及凝固过程进行了模拟为基础 , 对常规铸造、低压铸造和传统挤压铸造机进分析 , 为镁合金压铸件模具设计及预测缺陷位置提供行的改造为挤压铸造技术的推广做出了贡献〔13〕。了理论指导 , 有效地提高了镁合金压铸件质量及降低模具设计成本。3 镁合金熔体保护5 结束语镁及镁合金的气体保护熔炼技术是目前生产高纯度、高品质镁合金的技术关键。20 多年前 , 在熔炼随着镁合金压铸件的广泛应用 , 提高其压铸性能镁和镁合金时采用 SF6 做保护气体 , 是当时镁工业界和抗高温蠕变性能已成为当前重要的研究课题。我国最大的进步。因为它消除了以前使用 SO2 和熔剂熔的稀土资源丰富 , 稀土镁合金的性能优良 , 开发具有炼所产生的大多数问题。但到了 1990 年 , SF6 和类中国特色的压铸稀土镁合金 , 提高其抗高温蠕变性似物的高温室效应 (是 CO2 的 24 000 倍 , 并能在大能 , 具有重要意义。气中长期存在 3 200 年) 迫使镁工业用户必须寻找技压铸是镁合金最主要的成形工艺 , 为了进一步提术上可行 , 经济、环保的替代保护气体。寻找 SF6 的高镁合金零件的的质量及扩大镁合金的应用领域 , 应替代保护气体是目前镁工业界的一个重要课题。积极开展一些新的成形工艺方法 (如真空压铸、超低华北工学院的研究人员〔14〕在论述镁合金熔体气速压铸、挤压铸造、半固态铸造等成形方法) 的基础铸造熊守美等: 镁合金成形技术研究进展·23 ·研究工作。镁合金成形技术对工艺过程提出了更高的四届中国国际压铸会议论文集 〔C〕. 北京: 机械工业出版社 ,要求 , 采用数值模拟技术可以优化成形工艺 (模具设2004. 35 - 39〔9〕 许音 , 彭有根 , 杨晶. 直流电磁泵低压铸造系统工艺参数测定计) , 控制模具热平衡 , 提高产品质量和降低废品率。〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工业出版社 , 2004. 84 - 88参考文献:〔10〕 刘云 , 杨晶 , 党惊知. 磁铁结构参数对电磁泵磁场强度的影响〔1〕 刘海峰 , 佟国栋 , 侯骏 , 等. 含稀土抗蠕变压铸镁合金的开发〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工业〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集 〔C〕. 北京: 机械工业出版社 , 2004. 103 - 108出版社 , 2004. 145 - 155〔11〕 李博文. 新一代触变成形机特点〔A〕. 第四届中国国际压铸会〔2〕 申健 , 洪成森 , 李锋 , 等. AZ91 与 AM50 + Nd 镁合金的低周议论文集〔C〕. 北京: 机械工业出版社 , 2004. 40 - 46疲劳行为〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集 〔C〕. 北京:〔12〕 夏云 , 里奇·杰卡斯 , 马克·亨特. 挤压铸造及其过程和质量控机械工业出版社 , 2004. 133 - 138制技术〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机〔3〕 李元东 , 郝远 , 陈体军 , 等. 镁合金的铸态组织控制工艺与机械工业出版社 , 2004. 47 - 54理〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工〔13〕 欧阳明. 从普通压铸、挤压、低压铸造机的改造认识挤压压铸业出版社 , 2004. 156 - 161技术〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械〔4〕 唐玉林 , 苏仕方 , 徐爽. 从世界压铸工业及市场发展看我国压工业出版社 , 2004. 109 - 115铸工业〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集. 北京: 机械工〔14〕 靳玉春 , 郭琪敏 , 许小忠 , 等. 液态镁合金气体保护方法研究业出版社 , 2004 , 1 - 10发展趋势〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 机械工〔5〕 Mamoru Murakami , Hiroyuki Omura. High vacuum die cast tech2业出版社 , 2004. 167 - 172nology and its application〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔15〕 张艳 , 吴伟 , 等. 镁合金压铸充型过程的优化〔A〕. 第四届中〔C〕. 北京: 机械工业出版社 , 2004. 16 - 20国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工业出版社 , 2004.〔6〕 于宝义 , 王峰 , 刘正 , 等. 压铸镁合金轮毂缺陷分析与解决措25 - 30施〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工〔16〕 洪成淼 , 申健 , 等. 镁合金压铸件缺陷的计算及模拟仿真分析业出版社 , 2004. 173 - 179〔A〕. 第四届中国国际压铸会议论文集〔C〕. 北京: 机械工业〔7〕 熊守美. 镁合金压铸成形技术研究进展〔R〕. 第四届中国国际出版社 , 2004. 226 - 230压铸会议学术报告 , 2004〔8〕 侯击波 , 霍立兴 , 程军. 电磁泵低压铸造控制系统研究〔A〕. 第(编辑 : 曲学良 , qxl @foundryworld1com)
合金耐腐蚀性比镁好镁会与空气接触反应生成氧化膜而合金会与空气有较少接触
镁合金的优越性目前3C产品外壳大都使用塑胶材料（如PC、ABS、PC/ABS或添加纤维等）。一般厚件3C产品（厚度2.5-3.2mm,长度比<100），可用射出成型或气体辅助成型制作，但厚度太大或长度比太小，会产生喷泉流现象，造成产品外观瑕疵且应力分布不均，致使产品强度减弱。而目前3C产品外壳有越来越薄的趋势，以薄壳成型来制作，当肉厚低于1mm时，产品刚性及耐冲击性的要求快速上升。如此，一般塑料材料已不适用，若添加纤维来增强强度，散热及电磁遮蔽、产品耐冲击性又差。因此，为解决以上问题，选择另类材料及新的加工工艺将成为必然。镁合金在此情况下脱颖而出。一、镁合金的特点： 轻量化 镁合金比重为铝合金的68%，锌合金的27%，钢铁的23%，所以它在所有结构用合金中属于最轻者。因此镁合金适用于汽机车零件、机械零件、3C产品外壳、建筑材料等产品。极佳的电磁遮蔽性手机及电脑的金属外壳能提供优越的抗电磁保护作用。一般而言，轻的电脑外壳采用不支持电磁遮蔽的塑料，它需要再加工或喷层导电漆来达到电磁遮蔽性的要求。镁合金外壳能够完全吸收频率超过100dB的电磁干扰。极佳的热传导性及热扩散性 一般来讲，笔记本电脑的电力消耗大约20至30瓦。因此，热传导是考虑系统稳定的一个主要因素。在笔记本电脑内，CPU能达到最高温度。因此，为了防止电脑温度过高，我们就必须防止CPU过热。通常，笔记本电脑的设计者选择导热管加风扇来使系统降温，但是随着CPU频繁地升级，这种方法将不能有效地降低系统的温度并会导致一些设计上的问题，比如更大的电力消耗以及空间不够。根据最近的测试报告，镁合金的热传导性是塑料的100倍，所以如果选择镁合金外壳，过热的问题就会得到缓和与解决。刚性高，耐冲击 镁合金具有多方面的优势。尽管它的比重要比塑钢轻,但它的强度和刚性都要比塑钢强得多。根据测试报告，对镁合金笔记本电脑外壳的耐冲击性测试如下：1 将一米高五磅重东西以自由落体的方式撞击镁合金笔记本电脑外壳，镁合金外壳可以承担它的撞击，而不造成损伤；2 将镁合金外壳的笔记本电脑从一米高的地方落下，镁合金外壳不容易破裂，而且因为具有防震效果，所以能够保护内部零件。耐蚀性佳镁合金的耐蚀性（在盐腐蚀试验中）是碳钢的8倍，铝合金的4倍，更是塑料材料的10倍以上，防腐能力是合金中最佳者。美好的质感自上世纪起，人类对金属质感、光泽仍有不可抹减的爱恋，多种品牌型号的手机外壳做成类金属样式，但其光泽仍与金属有差距，质感更不同于金属。但镁合金作为金属，外观及质感极佳，对于工业设计师而言，这是不可忽略的事实。费用考虑 尽管塑料比镁便宜，但使用塑料的笔记本电脑外壳需要制作得厚些（超过2mm）以便保持坚固性。在使用后，由于内部温度的上升，塑料常产生软化作用，不足以达到支撑的强度。这就迫使设计者常在塑料内部增加金属支撑框体，以保护内部零件。且成型以后，工程塑料仍需作电镀或加金属薄膜以使它具备抗电磁干扰功能。这些工序都会大量增加采用塑料外壳的成本。镁合金外壳可以被制作得更薄些（在0.35mm到1mm之间）并且外观方面它也可以烤漆或电镀过程。尽管有一些外壳的成本可能会比塑料高些，但是经过一些合适的设计，如不用埋螺丝，不用不锈钢支撑，不用导电漆等等； 及专业的生产控制，它的成本可以与塑料一样。同时，与铝合金，锌合金来做成本比较，它还是低成本的材料，并且还可以提供了一些附加的价值，比如可以给人一种高档及高科技产品的外观形象。环保产品 塑料产品超过使用寿命，大部分不能回收，变成万年垃圾与废物。这引起了环境保护的广泛关注。越来越多的国家已经立法来限制塑料的使用或者让生产商来承担塑料产品报废后的回收处理。而镁合金不同，它可以完全回收，其回收价值是钢制品的十倍。当工业发展到一定程度，将会有回收厂来处理用完的产品。因此，对消费性生产厂商来说，用镁合金有很多有利的衍生效果。超薄—美学的设计 是超薄型的材料，一般的厚度都在0.35mm到1mm之间，但在塑料生产里，在2.54mm以下。这个薄度对塑料来说很难达到，而以铝合金来说，光外壳的厚度大约就是2mm以上。而镁合金外壳的厚度可以降到1mm甚至更薄。正因为这一点，对镁合金来说，要保持机壳的总厚度在2.54mm以下要容易的多。因此，大多数超薄笔记本电脑以及手机外壳正在采用镁合金材料作外壳。优良的压铸及后加工技术本公司优良的镁合金压铸制造技术已经使得3C产业使用镁合金外观件及内部结构件成为一种发展趋势。随着产业的不断扩大和生产良率的不断提高，镁合金将会变得很流行，各种设计与外观都已达到技术成熟的地步，并且将会被继续广泛应用。不可燃性 电子产业的应用，工程塑料已经考虑到了燃烧问题。但是镁合金熔点达427℃，和塑料相比，它具有很好的不可燃性，尤其是使用在汽机车零部件以及建筑材料上，可以避免瞬间的燃烧。稳定的资源 镁在地壳中的储量居第八位，大部分的镁原料自海水中提炼，所以它的资源是稳定的、充分的，绝对不虞匮乏。 我们是镁合金专业工厂，如果你要更了解镁合金，请登录我们的网站《》
近十年来，中国镁的产量大幅度增长，据统计，2011年中国镁产量占全球总产量的80%以上，镁的生产工艺逐步成熟、完善，镁的应用开发也取得不小进展，在一些应用领域甚至还出现了与铝竞争的现象。这种情况下，以镁替代铝的话题也不时付出水面，有段时间甚至甚嚣尘上，一度引起社会的广泛关注。那么镁在未来能否替代铝，镁业分会会长徐晋湘在一次采访中纠正“替代”概念，他表示，镁和铝不存在替代的问题，它俩各自的应用角色与其它材料一样，都是在历史发展过程中逐渐形成的，这些角色可能在某些领域的某段时间出现相互转换，但不是“代替”而是“接替”。从理论上讲，任何材料都有其独有的、别的材料无法替代的性能，人类使用数千年的陶土和木材至今仍不能被别的材料所完全替代，更何况性能极其优越的铝及铝合金材料。角色的定位应是在“正视现实”、着眼发展”的辩证基础上用“两点论”而不能用“一点论”来定义。徐会长并谈到，从消费量来看，目前全球铝年产消费量超过5000万吨，在人类生活的各个领域都得到了广泛的应用，而全球镁的产量才有区区的80万吨，因此用镁代替铝是不现实的，也不是镁业发展追求的方向，但从市场的角度，镁和铝在某些领域内即便出现一定竞争也是正常的，因镁及镁合金材料各自有其独特的性能优势。
一、镁合金新材料特点
(一)镁合金是最轻的结构材料之一
镁合金有着其它金属不可比拟的优越性。镁及镁合金的特殊性能，重量轻、产品集成化高，其导热性能和强度尤为突出，在同样的强度零部件的情况下，镁合金的零部件能做得比塑料的而且轻等使其在移动通信、手提计算机等的壳体结构件上以及在汽车、电子、电器等领域都具有重要的应用价值和广阔的应用前景。镁合金相对比强度最高。镁合金冲击韧性好、抗弯强度大、机械性能的各向异性不明显、塑性好、容易变形加工、容易焊接成形、比热容量大、导热性低。事实上，轻量化的好处，并不仅仅是提升马力重量比这个与加速能力息息相关的参数，更对汽车的操控大有影响。实践证明，镁合金是实现汽车轻量化不仅是节油节能、提高效率、降低污染的有效途径，也对提高汽车安全性能、加强环境保护等有着重要的意义。
(二)镁是工程应用中最轻的金属结构材料
镁合金是活泼金属，所以制造设备和环境有更高的要求，导致制造成本高涨，所以镁合金的价格也会高于铝合金。同等体积的条件下镁合金比铝合金质量轻，这是镁合金的优势。其密度仅为1.8克/厘米 3，是钢的1/4，铝的2/3。在汽车结构材料应用中，有时比铝和塑料更有应用价值。镁合金板材及板坯具有密度小、比强度高、电磁屏蔽性好、易于加工、减震性能好的优点。镁合金具有较高的抗振能力和吸热性能，因而是制造飞机轮毂的理想材料。镁合金AZ31B在汽油、煤油和润滑油中很稳定，适于制造发动机齿轮机匣、油泵和油管。还具有良好的电磁屏蔽特性和阻尼减震能力、成 形性能优良及回用处理方便等一系列性能，符合对材料的轻量化和绿色化的要求。另外，镁合金在电子工业中具有十分广阔的应用前景。镁合金将能够满足汽车非结构件和结构件的性能和使用要求，具有耐高温、抗蠕变和抗腐蚀性能。
(三)镁合金相对比强度最高
随着能源、资源问题的日渐突出，以镁、钛金属及其合金为代表的轻合金材料应用越来越广泛，镁合金的强度高、机械性能好.是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。另外，还具有良好的吸震性及耐冲击性。镁合金产品吸震性及耐冲击性强，对外界的碰撞具有很好的防震作用，因而就能对内部机体有很好的保护作用。具有吸声性能，广播室和现代大建筑物目前多采用镁合金做室内天花板。铝在碰击情况下不产生火花，可应用于防止火花产生的场合。镁合金具有良好的散热性。镁合金的热传导性与热扩散性都比较好，而铝合金热传快但扩散慢，它不能有效及时地把热散掉。“十二五”期间，新型轻合金材料主要以大规格、轻质、高强、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳为发展方向，大力发展高性能镁合金是必然趋势。
二、镁合金新材料加工工艺分析
(一)强烈塑性变形技术
镁合金在塑性变形时由于强烈的变形织构存在，变形后容易产生各向异性，影响进一步的加工。通过工艺控制与优化，调控材料的织构类型和数量，是提高或改善镁合金加工性能的重要途径，所以成为材料科学工作者不断探索与研究的领域之一。强烈塑性变形技术是制备超细晶金属材料的有效方法。一系列通过强烈塑性变形来制备超细晶材料的工艺技术被提出，包括等通道角挤压、累积轧合法、高压扭转法、震波冲击法、反复折皱-压直法、扭转挤压法、大挤压比挤压法、多向锻造法等等。由于镁合金是六方结构，塑性变形能力较差，传统的单一的塑性变形方法难以进一步提高其力学性能。针对这一难点，采用大塑性变形技术，发挥其强烈的晶粒细化效果，可以直接将材料的内部组织细化到亚微米乃至纳米级。大塑性变形技术包括等通道转角挤压、累积叠轧等。采用大塑性变形制备的 Mg-Y-Zn 合金在 250℃时获得抗拉强度为400 MPa，屈服强度为340 MPa，伸长率达20% 的综合力学性能。
(二)铸造技术
一般来讲，镁合金锻件的性能岁碧昂型程度的增大而提高;而随着变形温度的升高，其力学性能逐渐降低。近年来变形镁合金得到了广泛的研究和应用，连续铸造技术为新型变形镁合金提供合格的铸坯。压铸是镁合金最主要、应用最广泛的成形工艺。因镁合金热流动性好，很适合于薄壁件的压铸生产。 镁合金锻件替代铝合金作为汽车轮毂是镁合金的另一重要应用，但这对其安全性及性能提出了很高的要求。从镁合金的性能上来看，完全可以满足方向盘的性能要求，而且采用一片式的压铸成型 工艺，为安全气囊，多功能开关在方向盘上实现提供了可靠保证。
(三)锻造技术
锻造技术是汽车工业的重要支撑工业之一，一直以来与汽车业的发展密切相关。近年来汽车业的迅猛发展带动了锻造市场的扩大。锻造工艺按方式可分为自由锻造和模锻，按锻造温度可分为热锻，温锻和冷锻，由于镁合金冷加工性能差，所以一般采用热锻。由此可见，锻造是高性能镁合金产品成形的有效方法之一。采用铸造技术生产出的铸件尺寸精度、表面质量比其他镁合金铸造方法要高，复杂、耐高温、不易加工的铸件均可用熔模精密铸造。
结语
我国镁的蕴藏也十分丰富，菱镁矿资源占全球总量的22.15%，原镁产量已占全球产量的64%，是名副其实的镁金属生产大国。随着对镁合金需求的不断增加，市场认可度逐渐增强。因此，镁合金材料加工需从技术、人员、管理等方面进行全面的整合，才能不断扩大镁合金市场规模，实现镁合金加工工艺技术的不断提高。
电化学的SCI的杂志哪个最容易中以下期刊均为电化学分类SCI收录，2013年影响因子，不包括综合性化学期刊，总结不易，还望采纳1、electrochimica acta 3.777偏重的研究方向 电化学(2) 电容器(1) 电化学传感器(1) 纳米电镀(1) 电极材料(1) 电分析(1) 锂电池(1) 纳米材料(1) 电沉积(1) 审稿速度 平均1.44个月的审稿周期 投稿平均命中率为 ：60.71% 2、journal of solid state electrochemistry 2.279发表时间过长，算起来从投稿到网上先行发表，大约用了半年时间。 要有创新性，如果已经在较高档次文章的通讯上(如前面的Chem. Commun.)发表了,再将详细的研究论文发在该刊上应该是比较容易了。3、biosensors & bioelectronics 5.437偏重的研究方向 传感器(1) 电化学分析(1) Electrochemestry(1) Biosensor(1) 审稿速度 平均1.6个月的审稿周期 投稿命中率 投稿平均命中率为 ：31% 【投稿方式】Online Submission 【投稿费用】免费。彩色图片是否需要花钱不清楚。 【投稿感受】简称为BB，是elsevier旗下的一本月刊杂志，主要刊登生物传感器相关领域的工作，尤以电化学传感器居多，检测对象最喜欢的则是葡萄糖（glucose biosensors）,中国人投的比较多。近两年影响因子直线上升，05年3.463，06年4.132，07年已升到5.061。读研以来，我共投过此期刊三次，第一次被拒，后两次均小改后接受。审稿时间一般为两个月左右，投稿后状态变化一般为“Submitted to the journal--> with editor-->under review--required review completed-->Decision”,审稿人一般为两到三个。该期刊对创新性要求不是很高，但最近由于IF升的高估计会提高标准了。文章类型有全文(full paper)和通讯（short communication）两类。文章接受后一般2周内即online，4个月左右后能出卷/页码号。4、electrochemistry communications 4.425偏重的研究方向 锂电池(2) 电化学(2) 多孔材料(1) 纳米电极材料(1) 审稿速度 平均1个月的审稿周期 投稿命中率 投稿平均命中率为 ：25% ELECTROCHEM COMMUN是电化学领域的权威期刊。审稿速度快，编辑效率高，一般8-14天有初审意见，如果顺利一个月左右就见刊了。期刊要求短小精悍，强调新颖。电化学期刊的影响因子总体不高，不过这些年有所抬头，本刊的分数也随之迅速增长。该刊作为国际电化学的旗舰期刊，其上的优秀文章领导着电化学领域的发展方向。
这些都是检索系统，一个收录很多论文的数据库。 SCI主要偏重理论性研究。 SSCI是社会科学期刊数据库。 EI偏工程应用。 CSCD和核心期刊都是中国的数据库。 ISTP是会议论文数据库，以上都是期刊论文。
推荐《稀有金属材料与工程》，SCI期刊，详情如下：
《稀有金属材料与工程》被以下数据库收录：
CA 化学文摘(美)(2014)
SA 科学文摘(英)(2011)
SCI 科学引文索引(美)(2016)
JST 日本科学技术振兴机构数据库(日)(2013)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2014)
EI 工程索引(美)(2016)
CSCD 中国科学引文数据库来源期刊（2017-2018年度）（含扩展版）
北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊：
1996年(第二版),2000年版,2004年版,2008年版,2011年版,2014年版;
期刊荣誉：
中科双奖期刊;第二届全国优秀科技期刊;
轻型合金概念股龙头
宜安科技：公司专注于铝合金、镁合金等轻合金精密压铸件的研发、设计、生产和销售。2013年3月，公司与德国aapImplantateAG达成初步合作意向，双方投资组建合资公司，开展“生物可降解医用镁合金植入物”项目，第一期投资为10万欧元，各占50%。德国aapImplantateAG是专注于骨科/创伤/脊柱领域生物材料及植入物产品的开发、生产和销售的全球性医疗设备公司，其产品包括骨水泥，骨移植替代材料，抗生素载体和促进骨折愈合和关节置换的植入物等。合作将加强公司生物可降解医用镁合金植入物的关键技术攻关，开发相关生物医用材料及骨科植入器件。目前医用镁合金植入物产品正处于研究开发阶段，有望一年内进入临床研究，从研究成功到资质认证，再到相关产品的试生产、批量生产，所需时间较长且过程繁琐复杂，存在不确定性。
宝钛股份：宝鸡钛业股份有限公司是中国最大的钛及钛合金生产、科研基地，是国家高新技术企业.公司专业从事钛加工业务，目前已经发展成为国内规模最大钛材加工企业，产量占全国总量的40%左右.公司产品结构较为完整，产品涵盖板材、管材、棒材、丝材等，是目前国内唯一具有铸-锻-钛材加工完整产业链的企业.公司是国内钛材加工领域中最重要的厂家，行业地位相当突出，公司所生产钛材产品广泛应用在化工、建筑、航空航天、舰船、医疗等领域。
*ST东钽：宁夏东方钽业股份有限公司是一家大型稀有金属生产企业。公司主要从事钽、铌金属及铍合金的冶炼、粉末冶金、人工晶体和制品以及化合物等产品的研究开发和生产。公司是中国最大的钽铌专业研发生产厂家，产品品种、规格、质量居国内同行业之首.经过长期的市场遴选后，公司钽行业的地位稳居世界前三强行列，其中电容器用钽丝多年稳居世界第一。
碳纤维概念股龙头
方大炭素：子公司方泰精密是国内少数几家掌握碳纤维技术的企业之一，主要承担年产3100吨碳纤维项目建设，其中一期1500吨预计今年10月将进行试车后投产；二期将在一期投产后开始建设。
博云新材：公司是国内粉末冶金复合材料领域研究、产业化链条最完善的公司，产品包括航天用炭/炭复合材料等。
金发科技：2011年9月，公司第一期投资总金额不超过3亿元，用于兴建年产2000吨碳纤维及1万吨碳纤维复合材料产业化项目。
泰和新材：公司横跨氨纶、间位芳纶（又称芳纶1313）、对位芳纶（又称芳纶1414）、化工原料等产业领域，是国内领先的高性能纤维研发和生产基地，是我国化纤行业参与全球高技术竞争的标杆企业。公司和烟台民士达在军用直升机芳纶蜂窝用材研发上走在全国前列，烟台民士达既是公司客户，也是公司参股子公司。芳纶蜂窝结构复合材料是世界航空领域首选的减重材料，可大大提升该机型的装载能力，改写了高性能航空复合材料依赖进口的历史。公司还参与参与芳纶防弹材料研发。
在刚刚出版的《自然》杂志中，香港城市大学副校长吕坚、浙江大学朱林利副教授等中国科学家联合发表的论文《采用双相纳米结构制成高强度镁合金材料》。
在这篇重磅论文中，几位中国科学家介绍了他们研制的一种高强度镁合金材料——这种材料的强度，超过了所有已知镁基纳米材料，并接近理论上镁基合金的强度极限。
在公众看来，镁合金似乎没有铝合金那样有名。其实，小到一分钱的硬币、手机笔记本电脑的外壳，大到飞机火箭都离不开镁合金材料。镁合金材料具有重量轻、性能良好，易于加工等诸多优势，一直是材料学的研究热点。
这种新型纳米材料是由单个不足 10纳米的具有“外壳”的颗粒组成，单个颗粒核心成分是镁：铜＝2:1（原子数比例，以下同）的典型晶体组成，外壳据估算是由镁：铜：钇＝69:11:20的典型非晶态金属构成。整体的合金材料可以写成镁49铜46钇9的形式。通过检测目前得到的薄层材料，可以确定这种双相纳米镁基合金材料强度达到了3.3吉帕，超过了所有已知镁基纳米材料并接近了理论上镁基合金的极限。
镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。其特点是：密度小（1.8g/cm3镁合金左右），比强度高，弹性模量大，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。
目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。在实用金属中是最轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。它是实用金属中的最轻的金属,高强度、高刚性。
质量轻：镁合金作为一种轻底量金属结构材料,其密度为l.74gcm,相当与铝的2/3、钢的1/4, 锌的l/4左右。这一特性对子现代产品减轻重量及车辆减少能耗有着重要意义。
比强度高：镁合金的比强度高.在同等刚性条件下,lkg接合金的坚固程度等子18kg，比强度越高表明达到相应强度所用的本赤料底量越轻。
抗震减噪：镁合金材料具有较高的阴尼系数、是铝合金的l5倍,有极好的吸震性能,可以吸收震动与噪音,用作设备机売减少噪音传递,耐中击，减轻凹陷损坏, 其抗冲击是塑料的20倍。
铸造性能好：镁合金材料具有良好的铸造性能.在保存良好结构的条件下,镁合金制品壁厚可小于0.6mm,这是塑胶制品在相同强度下无法达到的,铝合金也只能在1.2-1.5mm范围内才可与镁合金相比。
切削性能好：镁合金允许较高的切削速度，缩短切削加工时间,比其他金属有高出几倍的刀具寿命，可以一次切削获得优良的表面光洁度,极少出现积屑,有良好的断屑特性及温度传导性,可免除使用冷却或者润滑剂。
回收再生：废旧镁合金件可回收再生,由于压铸件的需求不断増长,可回收循环利用的能力是非常重要的,这种符合环保要求的特点,使得镁合金比许多塑胶材料更具吸引力。
高散热性：镁合金材料制作的散热片根部的空气温度与顶部的空气温度温度差,比铝合金材料制作的散热片大,因此加速散热器内部空气的扩散对流,使散热效率提高。因此,相同温度，镁合金的散热时间还不用铝合金的一半。
[1]BAI Yun,FANG Can-feng,HAO Hai，eta．Effects of yttrium onmicrostructure and mechanical properties of Mg-Zn-Cu-Zr alloys ．Nonferrous Metals Society of China，2010，(20):357—360 ．[2] 齐伟光，王进华，邢志媛等．稀土钇对AZ91D镁合金微观组织和腐蚀性能影响的研究[J] ，兵器材料科学与工程，2009(32):80—83 ．[3] 赵悦光 李建平 高强韧铸．造镁合金显微组织和性能的研究[D] ． 西安工业大学 2009 ．[4] 黎文献 余琨 张世军． 稀土对镁及Mg-Al合金晶粒细化的研究[C]，第三届有色合金及特种铸造国际会议论文集 ，69—76 ．[5] 赵鸿金，张迎晖，康永林． 稀土元素Ce对AZ91D镁合金燃点的影响[J] ．轻合金加工技术，2008，36: 42—45 ．[6] 陈芙蓉，李仕墓，弗锋，常淑琴． 铈对AZ91D镁合金组织和力学性能的影响[J] ．铸造技术，2009，30:203—206 88[7] 杨洁，易丹青，邓姝皓等． 微量Ce对AZ91镁合金微观组织及耐蚀性的影响中国腐蚀与防护学报[J] ．2008，28:205—209 ．[8] E Z.L. Ning , H. Wang , H.H. Liu ，et al．Effects of Ndon microstructures and properties at the elevated temperature of a Mg–0.3Zn–0.32Zr alloy[J] ． Materials and Design ,2010 (31):4438–4444 ．[9] Li Cong, Liu Xuguang, Xu Bingshe Li Mingzhao． Effect of Nd on Microstructure and Mechanical Properties of AZ31Magnesium Alloy[J] ．Rare Meatals and Engineering ，2009，(38): 0007-0010.[10] 侯志丹． ZK60镁合金的组织与腐蚀性能研究[D]， 江苏科技大学 2009[11] Yan Jingli, Sun Yangshan, XueFeng，et al ． Creep behavior of Mg–2wt.%Nd binary alloy[J] ．Materials Science and Engineering ，2009，A524 : 102–107 ．[12] 王萍，李建平，马群．Gd对ZK60铸造镁合金组织和耐蚀性能的影响[J] ．稀有金属材料与工程 ，2008，37:1056-1059 ．[13] Jie Yang, Wenlong Xiao, Lidong Wang. Influencesof Gd on the microstructure and strength of Mg–4.5Znalloy[J] ． Materials Characterization ，2008,59：1667–1674 ．[14] 吴国华，樊昱，翟春泉，丁文江．稀土La对AZ91D镁合金在NaCl溶液中耐蚀性的影响[J] ．金属学报 ，2008，(44):1147-1152．
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