合金化是提升镁合金塑性的有效方法,起到细化晶粒、弱化强基面织构、强化基面滑移、开启非基面滑移、诱导孪生的作用。大量研究表明通过添加稀土元素(RE),如Y、Nd、Ce、Gd和Ab等,能够有效地弱化织构,提升室温塑性。如图1所示,Mg-0.2Ce合金延伸率高达~38%,Mg-1.6Zn-0.5Gd合金延伸率达到~30%。基于滑移基线分析,Gd和Y元素的加入有助于开启非基面滑移,起到协调晶粒c轴应变的作用,满足Von Mises原则,即满足开启塑性变形的基本条件:存在至少五个立的滑移系。透射(TEM)分析进一步表明,Gd和Y元素有助于促进非基面滑移,使晶粒发生旋转并取向随机,起到弱化基面织构的作用。基于多晶弹塑性模型,Mg-1Y合金中非基面滑移的开启将影响织构演变,形成沿RD方向倾斜的双峰织构。
现在人们也认识到,ECAP加工在AZ31合金中产生了的超塑性性能,分析表明晶界滑动可能是控制速率的机制。
实际上,AZ31合金是一种单相镁合金,预计在高温超塑性变形过程中,第二相的缺失将导致动态晶粒长大。近的一项分析证明了在镁合金中保持非常小的晶粒尺寸对于超塑性流动的重要性。
镁合金是目前工程应用中轻的工程金属材料,具有比重轻、导热性好、电磁屏蔽能力强、易于回收等优点,被认为是21世纪富于开发和应用潜力的“绿色材料”,目前已在汽车电子、航天、通讯等行业得到了广泛应用。
一、镁合金材料优点
1、重量轻
镁合金作为一种轻质金属结构材料,其密度为铝的2/3、钢的1/4;在同等刚性条件下, 1Kg镁合金的坚固度等于18Kg铝和2.1Kg钢,这一特性对于现代手提类产品的重量减轻及车辆能耗减少有重要意义。
2、吸震性能高
镁有的滞弹吸震性能,可吸收震动与噪音。在相同载荷下,其减振性是铝的100倍、钛合金的300~500倍,抗冲击性是塑料的20倍。用于设备机壳可减少噪音传递、提高防冲击与防凹陷能力。
3、切削性能良好
镁有良好的切削性能,能接受较高的切削速度,可减少切削加工时间,延长刀具使用寿命;有优良的表面光洁度,并可一次切削获得,极少出现积屑瘤;有良好的断屑特性及温度传导性,可免于使用冷却液或润滑液。
4、再生性
废旧镁合金铸件可再熔化作为AZ91D、AM50或AM60的二次材料进行铸造。由于压铸件的需求不断增长,可回收的能力是非常重要的,也更符合环保要求。
镁(Mg)合金由于其固有的低密度和高比强度,是有前途的轻质结构材料,特别是在交通运输和航空航天领域。大多数高强度镁合金在室温下表现出较差的成形性和延展性,这限制了它们的广泛应用。通过适当的合金化设计和/或精细的微观结构控制,一些新开发的镁合金包括稀土 (RE) 和不含稀土的镁合金,在不显著降低强度的情况下表现出增强的延展性。本文为了找出其中的关键原因,从合金化设计策略和加工技术的微观结构控制等方面回顾了近期关于韧性镁合金的研究。在这篇综述中,本文从合金化设计策略和通过加工技术进行的微观结构控制方面回顾了具有增强延展性的镁合金的新发展。它可以通过适当的合金化设计与智能微结构控制相结合,为制造具有增强的成形性和延展性的镁合金提供见解。
对于大多数镁合金来说,仍然难以实现高强度-塑性协同作用。为了克服权衡困境,一种方法是通过精心设计合金和定制加工路线来提高溶质原子的有效性,例如通过增加冷却速度和/或压力形成过饱和固溶体。过饱和固溶体中过多的溶质原子不仅可以产生额外的固溶强化以提高强度,而且还可以协同强化软模和/或促进非基底滑移的激活以提高延展性。而且,通过使用改进的和/或新颖的工艺路线来设计和控制所产生的微结构是至关重要的。实际上,近的各种研究进展表明,引入多峰/双峰、梯度/层状异质结构、在超细晶结构中形成致密的纳米级析出物/团簇和纳米孪晶对于实现强度-延展性协同作用是有效的。在包括镁及其合金在内的金属材料中。