镁合金丝成形工艺的研究

在金属结构材料中镁合金丝的密度是的，常见的镁合金丝密度为1.3-1.9g/cm立方米，仅为 仅为铝的２／ ３， 钢的１／ ４ 。与其他金属材料及工程塑料相比， 镁合金具有高比强度和比刚度、高的尺寸稳定性、 高的热导率以及优良的阻尼减震性能、 电磁屏蔽性能和机械加工性能， 这使镁合金丝产品在航空航天、 汽车、 电子等领域具有广阔的应用前景和巨大的应用潜力。

目前，镁合金的产品大多数是采用压铸工艺来生产， 但镁合金压铸件存在气孔和缩孔缩松严重、 力学性能偏低等缺陷，不能充分发挥镁合金的性能优势。研究和实践表明，塑性变形能改善镁合金的组织和力学性能，大大提高镁合金的强度和塑性，同时，很多领域的重要结构材料需要用的板材、 棒材、 管材和型材等只能用塑性成形工艺来制取，因此，变形镁合金产品及其成形工艺的研究越来越受到重视 。

高强高韧的变形镁合金丝可作为焊接材料、 新型生物医用材料、 航空航天零部件等， 具有很好的市场应用前景。近年来， 越来越多的国内外科研工作者对变形镁合金丝的塑性成形工艺进行了探索， 但由于镁合金属于密排六方结构金属， 在常温下很难进行塑性成形， 因此目前对于变形镁合金丝还没有成熟的成形工艺方法。本文详细介绍了镁合金塑性成形工艺的理论基础， 在此基础上介绍了近年来在变形镁合金丝塑性成形工艺方面的研究成果及其应用前景。

镁合金丝的塑性成形工艺性能：

在常温下， 金属塑性变形的主要方式有滑移和孪生两种， 其中滑移是重要也是基本的变形方式。晶体中滑移系的多少在很大程度上反映金属的塑性， 滑移系越多， 金属·５ ３ １· 变形镁合金丝成形工艺的研究现状与展望／金文中等发生滑移的可能性越大， 塑性越好。据 Ｖ ｏ ｎ－ Ｍ ｉ ｓ ｅ ｓ准则， 通常认为有５个独立的滑移系才能满足多晶材料协调各晶粒之间的任意变形。

镁合金 属于 密排六方晶 体 结 构， 在室 温下 只 有 基 面（０ ０ ０ １ ） 上的３个滑移系， 因此镁合金的室温塑性较差， 其塑性变形依赖于滑移和孪生的协调动作， 并终受制于孪生，滑移和孪生的协调动作是镁合金室温塑性变形的一个重要的微观特征。升高变形温度， 镁合金变形的微观机制将发生变化， 当将变形温度升高到２ ２ ５ ℃以上时， 镁合金晶体中的附加滑移面｛１ ０ １ １ ｝ 开始起作用， 此时滑移系的数量增多， 满足５个独立滑移系的要求， 镁合金呈现明显的脆 － 延性转变，孪生变得不重要了， 滑移成为主要的变形方式， 使镁合金具有较好的塑性变形能力 。由此可见， 镁合金的塑性变形能力受形变温度的影响很大。

镁合金的塑性变形能力还受载荷形式（ 拉伸或压缩） 的影响很大。镁的晶格常数比 ｃ ／ ａ ＝１． ６ ２ ３ ５ （ 小于１． ７ ３ ２ ） ， 在镁合金多晶试样的拉伸试验中， 孪生不能用来激活新的滑移系， 因此镁合金在拉伸时的塑性较差， 一般小于１ ０％ 。但在某些具有压缩分量的成形操作中， 例如轧制和挤压， 由于孪生与滑移的相互协调， 使得镁合金表现出良好的塑性变形能力。因此目前变形镁合金主要是在 ３ ０ ０～５ ０ ０℃ 范围内通过挤压、 轧制、 冲压和锻造等压力加工的方法进行生产。

镁合金的塑性变形能力不仅与载荷形式和形变温度有关， 还与其晶粒尺寸有关。一般情况下， 晶粒尺寸越细小， 镁合金的塑性越好。晶粒细化到一定程度可以保证多晶镁合金具备充分的延性转变能力， 甚能实现超塑性。如对晶粒尺寸约为 ５ μ ｍ 的 Ａ Ｚ ３ １ 镁合金挤压棒材进行拉伸试验，在温度为 ５ ９ ８Ｋ 和应变速率为 １ ０－４ｓ－１ 时样品显示出明显的超塑性， 伸长率达到 ６ ０ ８％ 。因此通过镁合金晶粒细化，可以 调 整 材 料 的 组 织 和 性 能， 获 得 变 形 性 能 优 良 的 材料。