變形鎂合金研究分析與應(yīng)用

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1、...頁眉變形鎂合金的研究與應(yīng)用一、研究的必要性隨著人類文明依賴的部分金屬、能源礦產(chǎn)資源趨于枯竭，人類對生存環(huán)境惡化的日益關(guān)注，降低能源消耗，提高能源利用率，減少環(huán)境污染，開發(fā)利用新型材料能源，保證人類文明的可持續(xù)發(fā)展成為當(dāng)今世界面臨的十分重要而緊迫的問題。鎂是地球上儲量豐富的輕金屬元素，鎂合金作為最輕質(zhì)的商用金屬工程結(jié)構(gòu)材料，具有比強度和比彈性模量高、阻尼吸震降噪性能優(yōu)越、鑄造成型性好、機加工和表面裝飾性能良好、易于回收利用等特點，被譽為“21世紀(jì)綠色結(jié)構(gòu)材料”，成為汽車、摩托車等交通工具、計算機、通訊、儀器儀表、家電、輕工、軍事等行業(yè)的重要選材。我國是鎂資源大國，可利用鎂資源儲量占世界

2、的70%。目前，我國原鎂產(chǎn)量居世界首位，占全球產(chǎn)量的40%。由于國內(nèi)還沒有形成鎂加工產(chǎn)業(yè)體系，應(yīng)用領(lǐng)域的開拓更為滯后。2000年全國原鎂產(chǎn)量約為20萬噸，其中80%以上作為初級原料低價出口。該現(xiàn)狀致使我國鎂工業(yè)在發(fā)展中迅速轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕾嚵畠r出口低附加值原材料的工業(yè)，浪費了國家寶貴的自然礦產(chǎn)資源。為了將我國的鎂資源優(yōu)勢化為技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，推動我國鎂資源的合理開發(fā)利用，國家已將“鎂合金應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化”列為“十五”攻關(guān)項目重大專項，在“863”科技計劃中將“先進(jìn)鎂合金及應(yīng)用技術(shù)”列為新材料技術(shù)領(lǐng)域“高性能結(jié)構(gòu)材料技術(shù)”專項的重點專題。鎂合金產(chǎn)品的加工和應(yīng)用在國際上近幾年剛剛形成需求市場，主要市場在歐盟

3、、北美、日本和韓國等地方。就鎂合金產(chǎn)品國際市場需求來看，市場容量大、層次多，特別是變形鎂合金產(chǎn)品具有較大的市場潛力。目前，世界各國均十分重視變形鎂合金的研究與開發(fā)，將變形鎂合金產(chǎn)品的加工視為一個國家有色金屬加工水平的重要標(biāo)志。目前，中央在世紀(jì)之交作出了“西部大開發(fā)”的戰(zhàn)略決策，旨在利用西部資源豐富、地域廣闊的優(yōu)勢保持國民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定高速增長，推動國家經(jīng)濟(jì)的平衡發(fā)展。這給西部發(fā)展提供了千載難逢的歷史機遇。在這一政策和重慶市政府、各科研研究院所等的相互配合和積極努力下，我市近兩年來圍繞著鎂合金應(yīng)用技術(shù)的研究和新產(chǎn)品的開發(fā)開展了系列工作，取得了令人可喜的成效，試制生產(chǎn)了十幾種鎂合金板、管、型材、研

4、發(fā)力度的步伐均已走在了國內(nèi)其它省市的前列。盡管如此，還應(yīng)配合國家“十五”攻關(guān)，“863”....頁腳...頁眉科技計劃，加大變形鎂合金的研發(fā)力度，開發(fā)出高性能的變形鎂合金產(chǎn)品，從而實現(xiàn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代，實現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造，進(jìn)而推動我國鎂資源的合理開發(fā)利用，實現(xiàn)我國從一個鎂資源大國轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€鎂技術(shù)、鎂產(chǎn)品大國。二、變形鎂合金的特點鎂屬于密排六方結(jié)構(gòu)，與面心立方的鋁相比，其晶體的塑性變形能力相差懸殊。面心立方晶體有12個滑移系，具有很高的塑性。密排六方晶體在室溫下只有1個滑移面（0001），而滑移面上只有3個滑移方面，其塑性比面心和體心立方晶體都低，塑性變形需要更多地依賴于孿生來進(jìn)行。同為密排立

5、方結(jié)構(gòu)的金屬，若軸比(c/a)不同，晶體的塑性變形能力也存在著很大的差別。鎂的軸比較低，在受拉應(yīng)力作用時，滑移僅產(chǎn)生在基面與拉力方向相傾斜的晶體內(nèi)，但由于晶體最終要轉(zhuǎn)向與拉力方向相平行，因此滑移的過程將會受很大的限制，而這種取向下孿生很難發(fā)生，所以晶體很快出現(xiàn)脆性斷裂。但鎂在受壓應(yīng)力時，一旦滑移面趨向平行于受力方向，鎂晶體中的滑移系雖然停止運動，但外力的持續(xù)增加又會導(dǎo)致孿生的發(fā)生，而孿晶內(nèi)由于晶體取向的變化，滑移面不再平行于受力方向，原有的滑移系又會繼續(xù)啟動。所以，鎂在受壓應(yīng)力作用時，能表現(xiàn)出較好的塑性，因而適合軋制、擠壓、鍛造和沖壓等壓力加工方法成形。變形鎂合金的塑性變形仍保持純鎂的特性

6、，即在常溫下只有(0001)與作用力方向有適宜的取向時方產(chǎn)生滑移。當(dāng)溫度高于200℃，由于出現(xiàn)了新的滑移面，塑性才顯著提高。與鑄造鎂合金相比，變形鎂合金在組織上更細(xì)、成份上更均勻、內(nèi)部更致密，因此變形鎂合金比鑄造鎂合金具有高強度和高延伸率等優(yōu)點。三、變形鎂合金的研究現(xiàn)狀由于變形鎂合金具有一系列顯著的特點，因此從第一次世界大戰(zhàn)以來，變形鎂合金的板材、擠壓材以及鍛件等加工產(chǎn)品在汽車運輸、電子、軍工、航空航天等領(lǐng)域內(nèi)得到了大量的應(yīng)用。與此同時變形鎂合金也獲得了較系統(tǒng)地研究和發(fā)展。1.國外變形鎂合金發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢前期，鎂合金的研究開發(fā)主要是在壓鑄鎂合金領(lǐng)域。近期，對變形鎂合金的開發(fā)，國外給予了很大

7、重視，合金向系列化發(fā)展，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都建立了自己的合金系列。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，其合金系雖不如鋁合金那樣豐富，但也形成了一個較完整的體系?；贐attelk×Memorial研究所在20世紀(jì)30年代以及40年代早期廣泛的研究工作，60年代開發(fā)了b體心立方的鎂合金LA141A和LS141A....頁腳...頁眉，并以板材、擠壓材和鑄件形式生產(chǎn)，主要用于航空和軍事領(lǐng)域。由于鋰的加入，鎂由密排六方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成體心立方結(jié)構(gòu)，使合金