青岛锻造镁合金加工锻造镁轮毂

我们采用两步MDF工艺和人工时效，开发了尺寸为100 × 100 × 140 mm3的大型AZ80合金样品。设计的工艺与报道的MDF和老化工艺不同。T5处理后的试样具有均匀的力学性能，极限抗拉强度为430 MPa(工程应力)，断裂延伸率为11.4%，达到了变形Mg-RE合金的水平。MDF在高温下提高了样品的可塑性，从而在180℃具有良好的可伪造性。MDF工艺引入的高密度缺陷包括晶界、位错和层错(SFs)，这些缺陷加速了后续的老化响应。这种良好的强度-塑性协同作用是由细晶粒和粗晶粒组成的整体双峰组织、纳米级β-Mg17Al12析出相以及高密度的位错和层错同时作用的结果。由于镁合金的力学性能不依赖于添加特定元素而产生的强化机制，所设计的工艺可以使镁合金的整体性能受益。本工作为开发用于承重部件的大尺寸镁合金坯料提供了一条有效途径。

镁合金应该是工程应用中轻的结构金属材料，但目前它们在重要领域的实际利用并不令人满意。镁合金在室温下强度低，塑性差，直接限制了其大规模工业利用。实现商用镁合金的强度-延展性协同作用对于制造镁合金承重部件具有重要意义。近年来，可以使用严重的塑性变形（SPD）工艺来获得超细或细晶粒结构，从而提高金属的强度。Koch提到通过高压扭转（HPT）工艺和等通道角压（ECAP）工艺生产的超细晶粒尺寸金属实现了高强度。研究显示，在Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金经过6次多向锻造（MDF）后，平均晶粒尺寸从200 μm减小到5.1 μm，屈服强度（YS）、极限抗拉强度（UTS）和失效伸长率（EF）显著增强。在SPD方法中，MDF工艺可以开发大尺寸钢坯，同时具有成本低，操作简单的优点。

镁金属是密度低的金属，并不稀有，因为它是地壳中第八丰富的元素和溶解海水中第三丰富的元素。镁已有几个世纪的历史，可以加工成多种形式，包括铸件、挤压件、板材和锻件。然而，尽管它是一种可能在汽车中很有价值的低密度材料，但它并不经常被纳入轻量化讨论中。本文将探讨镁金属在汽车中的当前用途及其在生产锻造汽车部件中的潜在价值。

镁主要被铝和钢铁生产商用作生产汽车部件和其他产品的关键合金元素。总之，合金化占镁需求的50%以上。

除了合金之外，镁的下一个主要市场是近净形铸件的生产。例如，镁是用于生产结构性方向盘框架的常用材料之一，主要是因为它易于高压压铸(HPDC)[2]。转向柱的圆形形状固有刚性，弥补了镁的低刚度（模量）。镁合金在能量吸收方面也表现良好，这是在车辆碰撞中为乘客提供保护的主要要求。此外，镁具有良好的减振特性，这对客户的舒适度至关重要，而这也是客户如何看待汽车质量的一个主要因素。
镁的弹性模量（刚度）均为45 吉帕(GPa)。相比之下，铝为69 GPa，钢为190-210GPa。许多部件的刚度有限，这是镁需要克服的一个重大障碍。低刚度材料需要更大的横截面才能达到相同的性能。这通常会导致成本增加和部件尺寸变大，从而使部件难以安装在车辆内的允许空间（称为封装空间）中。组件成功案例是刚度来自组件固有几何形状的设计，例如车轮或汽车中控台下方的U 形内部结构。
锻造材料比铸件更，因为它们具有更好的性能，从而带来更好的性能。这使得锻造更适合于面对更高机械载荷的部件。一般来说，锻造零件也往往比铸件更厚，尺寸更小。

镁锻件是由锻坯制成的，锻坯基本上是一根棒或杆，被放入锻压机中，然后被压缩成所需的形状。由于所有坯料都将成为终锻件的一部分，因此每一英寸锻造坯料都需要具有正确的化学成分，甚至是表面。有两种类型的锻坯——铸态锻坯或挤压锻坯。铸态锻造原料不太理想，因为铸造原料往往具有孔隙率，这会导致薄弱点。铸坯也进一步加工，以获得正确的性能。“铸态镁锻件需要在锻造前进行全面机加工、均质化和超声波检测，”美国镁公司的Rick DeLorme解释说]。“注意降低应变和应变率，同时注意在初始镦锻期间保持温度以呈现锻造结构。”