鎂合金絲成形工藝的研究

在金屬結(jié)構(gòu)材料中鎂合金絲的密度是的，常見的鎂合金絲密度為1.3-1.9g/cm立方米，僅為 僅為鋁的２／ ３， 鋼的１／ ４ 。與其他金屬材料及工程塑料相比， 鎂合金具有高比強(qiáng)度和比剛度、高的尺寸穩(wěn)定性、 高的熱導(dǎo)率以及優(yōu)良的阻尼減震性能、 電磁屏蔽性能和機(jī)械加工性能， 這使鎂合金絲產(chǎn)品在航空航天、 汽車、 電子等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的應(yīng)用潛力。

目前，鎂合金的產(chǎn)品大多數(shù)是采用壓鑄工藝來(lái)生產(chǎn)， 但鎂合金壓鑄件存在氣孔和縮孔縮松嚴(yán)重、 力學(xué)性能偏低等缺陷，不能充分發(fā)揮鎂合金的性能優(yōu)勢(shì)。研究和實(shí)踐表明，塑性變形能改善鎂合金的組織和力學(xué)性能，大大提高鎂合金的強(qiáng)度和塑性，同時(shí)，很多領(lǐng)域的重要結(jié)構(gòu)材料需要用的板材、 棒材、 管材和型材等只能用塑性成形工藝來(lái)制取，因此，變形鎂合金產(chǎn)品及其成形工藝的研究越來(lái)越受到重視 。

高強(qiáng)高韌的變形鎂合金絲可作為焊接材料、 新型生物醫(yī)用材料、 航空航天零部件等， 具有很好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。近年來(lái)， 越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)外科研工作者對(duì)變形鎂合金絲的塑性成形工藝進(jìn)行了探索， 但由于鎂合金屬于密排六方結(jié)構(gòu)金屬， 在常溫下很難進(jìn)行塑性成形， 因此目前對(duì)于變形鎂合金絲還沒(méi)有成熟的成形工藝方法。本文詳細(xì)介紹了鎂合金塑性成形工藝的理論基礎(chǔ)， 在此基礎(chǔ)上介紹了近年來(lái)在變形鎂合金絲塑性成形工藝方面的研究成果及其應(yīng)用前景。

鎂合金絲的塑性成形工藝性能：

在常溫下， 金屬塑性變形的主要方式有滑移和孿生兩種， 其中滑移是重要也是基本的變形方式。晶體中滑移系的多少在很大程度上反映金屬的塑性， 滑移系越多， 金屬·５ ３ １· 變形鎂合金絲成形工藝的研究現(xiàn)狀與展望／金文中等發(fā)生滑移的可能性越大， 塑性越好。據(jù) Ｖ ｏ ｎ－ Ｍ ｉ ｓ ｅ ｓ準(zhǔn)則， 通常認(rèn)為有５個(gè)獨(dú)立的滑移系才能滿足多晶材料協(xié)調(diào)各晶粒之間的任意變形。

鎂合金 屬于 密排六方晶 體 結(jié) 構(gòu)， 在室 溫下 只 有 基 面（０ ０ ０ １ ） 上的３個(gè)滑移系， 因此鎂合金的室溫塑性較差， 其塑性變形依賴于滑移和孿生的協(xié)調(diào)動(dòng)作， 并終受制于孿生，滑移和孿生的協(xié)調(diào)動(dòng)作是鎂合金室溫塑性變形的一個(gè)重要的微觀特征。升高變形溫度， 鎂合金變形的微觀機(jī)制將發(fā)生變化， 當(dāng)將變形溫度升高到２ ２ ５ ℃以上時(shí)， 鎂合金晶體中的附加滑移面｛１ ０ １ １ ｝ 開始起作用， 此時(shí)滑移系的數(shù)量增多， 滿足５個(gè)獨(dú)立滑移系的要求， 鎂合金呈現(xiàn)明顯的脆 － 延性轉(zhuǎn)變，孿生變得不重要了， 滑移成為主要的變形方式， 使鎂合金具有較好的塑性變形能力 。由此可見， 鎂合金的塑性變形能力受形變溫度的影響很大。

鎂合金的塑性變形能力還受載荷形式（ 拉伸或壓縮） 的影響很大。鎂的晶格常數(shù)比 ｃ ／ ａ ＝１． ６ ２ ３ ５ （ 小于１． ７ ３ ２ ） ， 在鎂合金多晶試樣的拉伸試驗(yàn)中， 孿生不能用來(lái)激活新的滑移系， 因此鎂合金在拉伸時(shí)的塑性較差， 一般小于１ ０％ 。但在某些具有壓縮分量的成形操作中， 例如軋制和擠壓， 由于孿生與滑移的相互協(xié)調(diào)， 使得鎂合金表現(xiàn)出良好的塑性變形能力。因此目前變形鎂合金主要是在 ３ ０ ０～５ ０ ０℃ 范圍內(nèi)通過(guò)擠壓、 軋制、 沖壓和鍛造等壓力加工的方法進(jìn)行生產(chǎn)。

鎂合金的塑性變形能力不僅與載荷形式和形變溫度有關(guān)， 還與其晶粒尺寸有關(guān)。一般情況下， 晶粒尺寸越細(xì)小， 鎂合金的塑性越好。晶粒細(xì)化到一定程度可以保證多晶鎂合金具備充分的延性轉(zhuǎn)變能力， 甚能實(shí)現(xiàn)超塑性。如對(duì)晶粒尺寸約為 ５ μ ｍ 的 Ａ Ｚ ３ １ 鎂合金擠壓棒材進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，在溫度為 ５ ９ ８Ｋ 和應(yīng)變速率為 １ ０－４ｓ－１ 時(shí)樣品顯示出明顯的超塑性， 伸長(zhǎng)率達(dá)到 ６ ０ ８％ 。因此通過(guò)鎂合金晶粒細(xì)化，可以 調(diào) 整 材 料 的 組 織 和 性 能， 獲 得 變 形 性 能 優(yōu) 良 的 材料。