由于镁金属属于密排六方结构,这类结构通常会使得金属在低温环境下难以压力加工成形或塑性变形。同时,常见的镁金属大都具较优良的铸造性能,因此现有的镁合金制品中铸件,尤其是较为容易加工获得的压铸件占有很大的比例,相反的,塑性加工成品的数量较少。然而,铸造加工的产品本身所具有的力学性能较差,难以满足对制品形状、规格参数严苛的要求,同时在材料组织中经常会有缺陷出现,这些不足极大地限定了镁金属材料具有的的各种性能和它的实际使用范畴。因此,要想加快镁产业成长就必须深入了解对变形镁合金的基本性能,对其加工工艺进行研究和改善。
与目前已有的各种先进镁合金铸造技术相比,镁合金的各类塑性加工技术(锻造、挤压、轧制、拉拔、冲压等)与超塑性成形技术不仅近年来的进步和突破屈指可数,而且较成熟的制备和加工工艺也相对较少,这主要是因为:论文网
①镁合金在低温条件下较难发生塑性变形,采取已有普通塑性加工工艺无法满足其需求;
②对镁合金塑性成形理论基础知识了解不够透彻,设计和生产时缺少系统的理论引导;
③尚未出现能广泛应用于实际生产的变形镁合金塑性加工新方法;
④对比于铸造加工技术,镁合金塑性加工技术实际生产成本更高。
研究表明,镁材料在进过热塑变形后,材料的组织获得较明显的细化,原铸造合金中的组织缺陷获得弥补,使原材料的综合力学性能大幅度提升。通过控制变形程度和热处理工艺可以改变材料的组织性能,从而得到相比于铸件高的多的力学性能,并满足各种实际使用环境对构件性能的要求,扩展了镁金属的应用范畴。
1。2。2 变形镁合金的性能
目前,研究变形镁合金的性能,主要从物理、化学、力学和加工四个研究方向入手。
1。2。2。1 物理性能
这里所说变形镁合金的物理性能主要受其成分、实际环境两大因素的影响。以纯镁的物理性能为例,在标准大气压环境下,其熔点为923+1K,沸点1380+3K,且熔点伴随压力增大逐步升高。另一方面,在镁中加入Pb、Al和Sb等其它元素,能使镁晶粒增大、沸点提高;而如要降低镁的沸点,则需加入Zn、Cd等。
1。2。2。2 化学性能
变形镁合金的合金化学成分决定了它的抗氧化性和抗腐蚀性。高纯镁具有较好的耐蚀性。但如合金中有Fe、Cu、Ni等杂质元素,则会降低其抗蚀性,所以应对此类杂质含量进行严格控制;Mn、稀土等元素能提高材料的抗蚀性能,通过调剂材料中Fe、Mn所占比例,能将合金化学性能较大幅度提升。然而,因为在镁合金表面产生的氧化膜层不具有致密性,故而没有表面处理的合金抗氧化性能不理想,所以一般要对镁合金进行表面钝化处理或涂漆保护。
1。2。2。3 力学性能
变形镁合金所具有的材料力学性能与其加工时的供应状态有紧密联系。对于室温力学性能,其力学性能随着塑性成形工艺流程和产品规格参数的改变而不同。对于高温力学性能,变形镁合金的抗拉强度和屈服强度大多随着温度上升而剧烈下降,其伸长率增长较为明显。变形镁合金的各种性能对材料形变过程中的材料应变速率都极其敏感。材料的强度随应变速率增加上升,对应的伸长率则下降。这里指出的材料应变速率硬化,对变形镁合金的高温变形而言有着极其重要的影响。
1。2。2。4 加工性能
①加工性能:在室温条件下镁金属大多难以进行塑性加工,而在高温条件下合金的塑性变形性能获得显著改善,操作时具体的加工条件视实际情况而定。