镁合金应该是工程应用中轻的结构金属材料，但目前它们在重要领域的实际利用并不令人满意。镁合金在室温下强度低，塑性差，直接限制了其大规模工业利用。实现商用镁合金的强度-延展性协同作用对于制造镁合金承重部件具有重要意义。近年来，可以使用严重的塑性变形（SPD）工艺来获得超细或细晶粒结构，从而提高金属的强度。Koch提到通过高压扭转（HPT）工艺和等通道角压（ECAP）工艺生产的超细晶粒尺寸金属实现了高强度。研究显示，在Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金经过6次多向锻造（MDF）后，平均晶粒尺寸从200 μm减小到5.1 μm，屈服强度（YS）、极限抗拉强度（UTS）和失效伸长率（EF）显著增强。在SPD方法中，MDF工艺可以开发大尺寸钢坯，同时具有成本低，操作简单的优点。
大量研究集中在广泛使用的AZ系列镁合金的MDF工艺上，包括AZ80，AZ31，AZ61和AZ91合金。AZ80合金应该是工业中常用的商用镁合金之一。AZ80合金的开发成本低，因为没有添加稀土（RE）元素。张金龙等人在400 °C下通过24次MDF制备了极限抗拉强度为333.8 MPa，失效伸长率为17.8%的AZ80合金块，并表明由于锻件之间的加热，在MDF后期锻造道次增加，微观组织不会继续细化。周小杰等在初始锻造温度为360 °C，累积应变为1.8的情况下，用MDF制备了极限抗拉强度为388 MPa，失效伸长率为6.8%的AZ80合金。他们发现广泛的动态降水加剧了随后的老化效应。迄今为止报道的大多数MDF工艺都是在高温下进行的，因此可以实现更大的累积应变。然而，对于商用镁合金，如果不添加稀土元素，由于广泛的动态再结晶（DRX）和动态恢复（DRV）等软化机制，很难通过高温MDF开发高强度样品。一些学者提出了可以在室温下通过MDF开发的商用镁合金。Miura等研究了室温下MDF对挤压AZ80合金力学性能的影响，由于晶粒细化从20 μm到0.3 μm，MDF制备的 AZ80样品的屈服强度达到530 MPa，极限抗拉强度达到650 MPa。但报告的屈服强度和极限抗拉强度是真实应力，通常，锻件的强度是使用工程应力评估的。该过程只能通过一次锻造过程中的非常小的应变来实现，从而限制了其工业用途。此外，镁合金由于其可锻性差，在室温下锻造时容易开裂。
镁金属是密度低的金属，并不稀有，因为它是地壳中第八丰富的元素和溶解海水中第三丰富的元素。镁已有几个世纪的历史，可以加工成多种形式，包括铸件、挤压件、板材和锻件。然而，尽管它是一种可能在汽车中很有价值的低密度材料，但它并不经常被纳入轻量化讨论中。本文将探讨镁金属在汽车中的当前用途及其在生产锻造汽车部件中的潜在价值。
镁主要被铝和钢铁生产商用作生产汽车部件和其他产品的关键合金元素。总之，合金化占全球镁需求的50%以上。
除了合金之外，镁的下一个主要市场是近净形铸件的生产。例如，镁是用于生产结构性方向盘框架的常用材料之一，主要是因为它易于高压压铸(HPDC)[2]。转向柱的圆形形状固有刚性，弥补了镁的低刚度（模量）。镁合金在能量吸收方面也表现良好，这是在车辆碰撞中为乘客提供保护的主要要求。此外，镁具有良好的减振特性，这对客户的舒适度至关重要，而这也是客户如何看待汽车质量的一个主要因素。
镁的弹性模量（刚度）均为45 吉帕(GPa)。相比之下，铝为69 GPa，钢为190-210GPa。许多部件的刚度有限，这是镁需要克服的一个重大障碍。低刚度材料需要更大的横截面才能达到相同的性能。这通常会导致成本增加和部件尺寸变大，从而使部件难以安装在车辆内的允许空间（称为封装空间）中。组件成功案例是刚度来自组件固有几何形状的设计，例如车轮或汽车中控台下方的U 形内部结构。
镁合金作为一种轻量高强的金属材料，在工程领域中日益受到关注和重视。它以其低密度、高比强度和的机械性能成为未来材料之选。镁合金的背景和意义，介绍镁合金的特点及其在各个领域的应用，以及制备和改进的相关技术。通过对镁合金的全面解析，我们可以更好地了解这一新型材料的潜力和前景。
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