瑞昌新型超塑性镁合金供应新型超塑性镁合金

镁合金作为轻的金属结构材料，在航空航天、武器装备、汽车、3C电子等领域具有的应用潜力。低的室温塑性一直是限制镁合金广泛应用的主要阻碍之一。HCP结构提供了有限数量的可激活的滑移系统，并且只有两个立的基面滑移系统易于激活，远不能满足Von Mises/Taylor准则。获得超细晶 (约1 μm及以下) 是提高镁及其合金室温塑性的重要手段，然而获得超细晶往往需要特殊的设备和工艺，限制了广泛推广应用。

根据密度泛函理论（DFT），大部分非稀土元素，如Al、Zn或Ag，有助于提升Ⅰ型锥面和Ⅱ型锥面间交滑移激活能垒，阻碍交滑移开启，通常会对塑性产生不利影响。然而，Mg-3Al-1Zn（AZ31）合金的塑性通常纯镁，归因于纯镁存在明显的剪切带和大量二次孪晶，导致塑性变形不稳定，易产生应力集中。近期，Ahmad等人使用DFT理论预测了含有大量新型合金元素（如K、Sr和Li）的三元和四元非稀土Li-Al、Li-Zn基合金的塑性变形能力。通过引入塑性因子χ，对交滑移阻力加以表达，量化合金元素提升塑性的效果。当塑性因子χ= 1时，交滑移速率PB转变速率10倍，足以显著提升塑性；当塑性因子χ< 0时，将对塑性产生不利影响。此研究可进一步预测含有Sr、Mn、K、Sn、Ca和Zr元素的多元镁合金的塑性变形行为。通过对比Mg-Al-Zn-Ca-Mn、Mg-Zn-Sr及Mg-Mn-Sr合金实验结果，证实了理论的准确性。

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。

通常，合金化可起到强化基面滑移、激活非基面滑移、加速交滑移、弱化基面织构及细化晶粒等作用，从而减少基面与非基面滑移间CRSS 差值，提升镁合金塑性。然而，对于大多数镁合金而言，仍难以实现强度和塑性的同步提升。为了获得高强塑性镁合金，一方面可通过巧妙的合金成分设计结合加工工艺，充分发挥溶质原子合金化作用。例如，提升凝固冷却速度或采用压力成形促进过饱和固溶体形成，过饱和溶质原子不仅可产生额外的固溶强化作用以提高强度，还可以强化软变形模式（基面滑移或孪生）、促进非基面滑移开启以提高塑性。此外，采用新型加工工艺，通过巧妙设计并调控镁合金微观组织，亦可实现强塑性同时提升。近期研究发现引入异构/混晶、梯度/层状异质结构、形成高密度纳米析出相/团簇和纳米孪晶是实现金属结构材料（包含镁及其合金）强塑性同步提升行之有效的策略。总之，充分发挥元素合金化作用并引入异构组织，有望为发展高强塑镁合金及其应用开辟新道路。

镁（Mg）合金由于其固有的低密度和高比强度，是有前途的轻质结构材料，特别是在交通运输和航空航天领域。大多数高强度镁合金在室温下表现出较差的成形性和延展性，这限制了它们的广泛应用。通过适当的合金化设计和/或精细的微观结构控制，一些新开发的镁合金包括稀土 (RE) 和不含稀土的镁合金，在不显著降低强度的情况下表现出增强的延展性。本文为了找出其中的关键原因，从合金化设计策略和加工技术的微观结构控制等方面回顾了近期关于韧性镁合金的研究。在这篇综述中，本文从合金化设计策略和通过加工技术进行的微观结构控制方面回顾了具有增强延展性的镁合金的新发展。它可以通过适当的合金化设计与智能微结构控制相结合，为制造具有增强的成形性和延展性的镁合金提供见解。