鎂合金由于具有密度低,比強度、比剛度高,以及易回收、無污染等一系列優(yōu)點,而被譽為“21世紀綠色環(huán)保工程材料”之一,日益受到人們的廣泛關注。然而,鎂合金的一些固有弱點卻一直嚴重限制著它的發(fā)展。一是由于鎂合金的晶體結(jié)構為密排六方結(jié)構,特別是其軸比c/a=1.624,使其在室溫下僅有3個獨立滑移系,導致其室溫塑性變形能力差。二是絕對強度偏低,而且隨著溫度升高,它的強度和抗蠕變性能會大幅度下降。因此,研發(fā)有效的鎂合金成形加工技術并通過合適的加工成形技術提高鎂合金的性能成為近年來鎂合金研究的重要課題。
正在興起的強烈塑性變形技術研究熱潮為鎂合金的加工技術研發(fā)提供的新的發(fā)展方向。強烈塑性變形技術是制備超細晶金屬材料的有效方法。一系列通過強烈塑性變形來制備超細晶材料的工藝技術被提出,包括等通道角擠壓、累積軋合法、高壓扭轉(zhuǎn)法、震波沖擊法、反復折皺-壓直法、扭轉(zhuǎn)擠壓法、大擠壓比擠壓法、多向鍛造法等等。其中,研究比較多的有等通道角擠壓法、累積軋合法、高壓扭轉(zhuǎn)法等,特別是以等通道角擠壓法為代表的強烈塑性變形方法可極大地細化晶粒尺寸,從而獲得晶粒尺寸在1微米以下,甚至達到或小于100納米的超細晶粒結(jié)構,這種獨特的微觀組織結(jié)構會導致優(yōu)異的物理力學性能。這種強烈塑性變形技術,既可克服鎂合金難以變形的困難,又能通過細晶強化極大地提高鎂合金的強度和韌性。目前,已經(jīng)用強烈塑性變形工藝獲得了超細晶或納米晶結(jié)構的鎂合金塊體材料,成為制備出超高強韌鎂合金的極有希望的加工成形新工藝。我國學者在這方面獲得了不少開創(chuàng)性成果。據(jù)上海交通大學報道,采用普通熔鑄工藝結(jié)合等通道角擠壓工藝制備出了Mg-Y-Zn合金,其室溫力學性能達到拉伸強度472.7MPa,屈服強度444.6MPa,面縮率6.24%的優(yōu)異綜合力學性能。
另外,在常規(guī)變形加工技術方面,鎂合金板材在室溫下沖壓成形幾乎是不可能的,即使是高溫下等溫沖壓其成形性仍然較差。目前,鎂合金的塑性加工方法主要有熱擠壓、等溫鍛造和等溫軋制等幾種。為了克服鎂合金變形能力差的困難,我國學者范立坤等人提出了鎂板差溫拉深工藝的新技術。這種技術對鎂板不同部位根據(jù)其深沖時的變形程度進行差溫加熱,并精確控制動態(tài)壓邊力,綜合利用鎂合金在高溫時的變形能力和低溫時的加工硬化能力,實現(xiàn)了在較低的成形溫度下達到更高的極限拉深比。通過計算機程序控制,采用這種工藝可使常規(guī)軋制AZ31板材在180℃時的極限拉深比達到3.2,接近同等條件等溫拉深的2倍。這項技術為高性能鎂合金產(chǎn)品的溫沖奠定了很好的基礎,是一項很有發(fā)展前途的技術。(一員)