三河生产新型超塑性镁合金供应新型超塑性镁合金

近些年，镁合金作为轻的结构金属材料，在航空航天、汽车、电子通讯等领域具有显著的轻量化潜力，应用前景十分广阔，受到广泛关注。然而，镁合金为密排六方结构，可开启的滑移系有限，导致室温塑性低、成形性差。近年来，大量研究工作基于合金化和加工方法，通过细化晶粒、弱化基面织构、促进非基面滑移开启、减轻或消除各向异性等策略，显著提升了镁合金的塑性。大量研究结果表明合理的选择合金化元素可调控第二相的种类和含量，采用合适的热机械加工可有效调控第二相的尺寸和分布，为高强塑性镁合金的可控制备奠定了基础。

合金化是提升镁合金塑性的有效方法，起到细化晶粒、弱化强基面织构、强化基面滑移、开启非基面滑移、诱导孪生的作用。大量研究表明通过添加稀土元素（RE），如Y、Nd、Ce、Gd和Ab等，能够有效地弱化织构，提升室温塑性。如图1所示，Mg-0.2Ce合金延伸率高达~38%，Mg-1.6Zn-0.5Gd合金延伸率达到~30%。基于滑移基线分析，Gd和Y元素的加入有助于开启非基面滑移，起到协调晶粒c轴应变的作用，满足Von Mises原则，即满足开启塑性变形的基本条件：存在至少五个立的滑移系。透射（TEM）分析进一步表明，Gd和Y元素有助于促进非基面滑移，使晶粒发生旋转并取向随机，起到弱化基面织构的作用。基于多晶弹塑性模型，Mg-1Y合金中非基面滑移的开启将影响织构演变，形成沿RD方向倾斜的双峰织构。

Ca可起到与稀土元素相近的作用，降低c/a比值、弱化织构、细化晶粒、促进非基面滑移开启。通过高速挤压（24 m/min），Mg-1Al-0.3Ca-0.5Mn合金不仅可保持较高的屈服强度（~287 MPa），还具有~20%的高延伸率。基于基面-柱面位错交滑移不但可以加速峰时效，还可以显著提升塑性。Mn的加入可降低柱面滑移CRSS，对塑性提升产生有利作用，Mg-1Mn合金具有~39%的高延伸率。Li的加入同样可提升镁合金塑性，促使基轴由基面取向旋转至横向（TD）。随Li含量由5%升高至11%，Mg–xLi–3Al–1Sn–0.4Mn合金延伸率由~16%提升至~35%，归因于晶格类型由密排六方转变为体心立方且基面织构有所弱化。综上所述，多元合金化设计将为新型高塑性镁合金的发展开辟新道路。

近些年，超细晶材料由于强度受到广泛关注。然而，较差的塑性阻碍了其应用和发展。近期，研究发现混晶组织的引入可实现的强塑性结合。合金成分和含量显著影响混晶组织形成及演化过程。混晶组织的形成主要是由于不完全动态再结晶所致。对于高合金含量镁合金（如AZ91），易形成大量的第二相，这些第二相将对再结晶行为产生双重影响，即促进或阻碍再结晶。大尺寸第二相颗粒将通过颗粒诱导再结晶（PSN）机制促进再结晶；同时，沿晶界分布的亚微米级第二相产生钉扎作用，抑制再结晶行为，从而形成混晶组织。

AZ31合金的实验数据与位错爬升蠕变方程吻合良好，并提出了AZ31在673 K时考虑扩散、位错蠕变机制和晶界滑动的蠕变变形机理。然而，由于缺乏关于AZ31合金晶界滑动作用的实验信息，因此无法详细确定蠕变速率方程中的所有参数。

剧烈塑性变形技术[5]的发展以及这些技术在镁合金加工中的应用为研究这些具有细晶甚至超细晶组织的合金高温行为提供了机会。

一、镁合金材料优点

1、重量轻

镁合金作为一种轻质金属结构材料，其密度为铝的2／3、钢的1／4；在同等刚性条件下， 1Kg镁合金的坚固度等于18Kg铝和2.1Kg钢，这一特性对于现代手提类产品的重量减轻及车辆能耗减少有重要意义。

2、吸震性能高

镁有的滞弹吸震性能，可吸收震动与噪音。在相同载荷下，其减振性是铝的100倍、钛合金的300~500倍，抗冲击性是塑料的20倍。用于设备机壳可减少噪音传递、提高防冲击与防凹陷能力。
3、切削性能良好

镁有良好的切削性能，能接受较高的切削速度，可减少切削加工时间，延长刀具使用寿命；有优良的表面光洁度，并可一次切削获得，极少出现积屑瘤；有良好的断屑特性及温度传导性，可免于使用冷却液或润滑液。

4、再生性

废旧镁合金铸件可再熔化作为AZ91D、AM50或AM60的二次材料进行铸造。由于压铸件的需求不断增长，可回收的能力是非常重要的，也更符合环保要求。