1.2 镁及镁合金概述
镁合金是目前工业应用中最轻的金属结构材料之一,镁在所有结构金属及合金材料中密度是最低的,与其他金属结构材料相比,镁及镁合金具有比强度、比刚度高,减振性好,电磁屏蔽能力强,良好的加工性能,尺寸稳定性,易回收无污染等优点,在航天航空、汽车、电子和国防工业等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。采用镁合金制作汽车零部件可以降低汽车重量,减少油耗量和行驶中的振动;采用镁合金制造手机、笔记本电脑等电子产品的外壳时,能显著增强产品的散热能力,并能有效地减轻对人体的电磁辐射。因此,镁合金有望成为未来新型的高性能结构材料。
1.2.1 镁及镁合金的主要特点
1.2.1.1 镁的主要特点
镁是元素周期表中的第二族化学元素,原子序数为12,原子量为24.305。镁的主要物理参数如表1.1所示。镁的特点是比重小,比热和膨胀系数较大,是实用金属材料中最轻的有色金属材料,它在常温下的密度为1.74g/cm3,比铁轻7/9,比铝轻1/3。
表1.1 镁的主要物理参数
密度(g/cm3) 熔点(℃) 膨胀系数(10-3/℃) 导热系数(K/(cm•s•℃)) 比热(J/kg•℃) 弹性模量(GPa)
1.74 651 26.1 145 101.7 44.6
镁具有密排优尔方结构,对称性低,镁及其合金在室温下只有1个滑移面(0001),也称基面或密排面。滑移面上的3个密排方向[1120]、[2110]和[1210]与滑移面组成了3个滑移系,如图1.3所示,其塑性都比面心和体心立方晶体低,冷加工成形困难,塑性变形需要更多地依赖于孪晶来进行。高于498K时,镁呈现明显的延性转变,塑性大大提高,同时由于发生连续再结晶而造成的软化,也会使镁及镁合金具有较高的塑性,所以镁合金的压力加工通常在高温下进行,此时在角锥平面(1011)上产生滑移并抑制孪晶形成[19]。
图1.3 Hcp晶体的滑移系示意图[20]
主要滑移系包括:
1.2.1.2 镁合金的主要特点
纯镁由于性质不稳定,很少在工业上单独使用。通常以合金的形式来使用。镁合金与其它结构材料相比,有以下几个特点:
(1)镁合金最大的特点就是比重小,是目前最轻的结构材料之一,密度为1.736g/cm3,与塑料相近,是铝的2/3,铁的1/4。。
(2)镁合金具有良好的铸造性和尺寸稳定性。镁铸件的铸造和加工精度高,可以进行高速机械加工,生产效率高,成本低,废品率低,可以实现大批量、高效率的工业生产。
(3)具有良好的阻尼系数,减振量大于铝合金和铸铁,用于壳体可以降低噪音,用于座椅、轮圈可以减少振动,提高汽车的安全性和舒适性。
(4)镁合金可回收利用,回收成本低,回收利用率高。对环境无任何影响,镁及其合金是一种环保型材料,对环境无污染,其废料回收利用率高达85%.
(5)镁合金具有优良的切割加工性能。镁合金在切削加工时的切削速度大大高于其它金属,且不需要磨削、抛光处理,不使用切削液即可以得到粗糙度很低的加工面。镁合金在高温下有较好的塑性,因此可用压力加工的方法可获得各种规格的棒材、管材、型材、锻材、模锻件和板材,以及冲压件等。
(6)镁合金具有良好的抗电磁干扰性和屏蔽性能,加上其优良的综合力学性能,镁合金已广泛用于手机、个人电脑、移动电话等电子产品上。
1.2.2 AZ31变形镁合金的研究现状 镁合金热微挤压工艺研究+文献综述(5):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_7845.html