材料进展-镁合金
镁合金表面处理的研究现状
镁合金表面处理的研究现状一.概述镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。
其特点是：密度小、比强度高、刚性好、弹性模量大、消震性好、刚性好、承受冲击载荷能力比铝合金大、刚性好、耐有机物和碱的腐蚀性能好。
主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。
目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。
主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。
在实用金属中是最轻的金属,镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。
但是，镁的应用和研究相对其它金属严重滞后，原因在于其韧性低、高温性能和耐腐蚀性能差，而且加工成形比较困难。
与铝、钛能生成自愈钝化膜不同，镁表面生成的氧化膜疏松多孔，不能对基体起有效保护作用，因此，在潮湿的空气、含硫气氛和海洋大气中，镁均会遭受严重的化学腐蚀，这极大地阻碍了其广泛应用。
通过合金化的方法来改善其性能，特别是期望发现“不锈镁”的努力至今还没有取得进展。
所以，镁合金零件在使用前须经过一定的表面改性或涂层处理。
目前，电化学镀层、转化膜等工艺技术已经应用于镁合金的防护，气相沉积涂层、涂覆、表面热处理等方法也受到密切关注，高能束熔覆等新技术也被尝试应用于镁合金表面性能的提高。
二.表面处理方法1.电镀和化学镀技术镁合金表面镀镍技术分为电镀和化学镀两种。
由于镁合金化学活性高，在酸性溶液中易被腐蚀，因此镁合金电沉积技术与铝合金电沉积技术有着显著的差异。
目前，镁合金电镀工艺技术有两种工艺：浸锌-电镀工艺和直接化学镀镍工艺。
为了防止镁合金基体在酸性溶液中被过度腐蚀，需要在处理前溶液中添加F-(F-与电离生成的Mg2+形成MgF2沉淀，吸附在镁合金基体表面可以防止基体过度腐蚀。
镁合金表面化学镀Ni-P合金是一种很成熟的工艺。
通常化学镀方法制备的Ni-P合金层是非晶态的，这层致密的非晶态Ni-P合金层可以有效地防止镁合金基体被腐蚀。
结合使用化学镀镍技术和滚镀技术可以在镁合金基体上形成一层晶态的Ni-P合金层。
金属镁生产新工艺研究现状与进展
金属镁生产新工艺研究现状与进展摘要：我国镁矿资源丰富，金属镁是一种应用广泛的有色金属，这种金属结构的质量较轻，同时随着社会的发展和科学技术的不断进步，这种金属的适用范围完全社会阶层正在逐步扩大。
特别是当这种金属与其他金属制品结合使用时，所得到的轻金属材料不仅硬度高、性能稳定，而且质量更轻。
这种镁合金已被用于汽车、计算机、通讯、航空航天等许多高端行业，并获得了良好的使用口碑。
关键词：金属镁生产；新工艺；现状；进展引言分析了我国金属镁冶炼行业的现状及特点，对我国炼镁企业的环保技术现状进行了概括。
指出我国金属镁冶炼行业存在产能过剩严重、生产过程高污染高耗能、行业排放标准不尽合理、行业环境管理水平低等问题。
为推进我国金属镁冶炼行业绿色转型发展，建议出台行业环境管理指导意见、开展电解法炼镁关键环保技术研究、尽快启动行业污染排放标准修订、加强无组织排放管控和固体废物处置力度。
1镁与镁合金的性质镁元素在地球上的储量丰富，除地表外，海洋中含量也非常高，开发镁资源，替代其它枯竭资源可实现资源开发的持续性。
1.1镁的物理性质与化学性质镁的密度为1.74g/m³，是铝的¾铁和锌的¼。
原子序数12，密集六方晶有三个自然同位素。
镁与氧的亲和度与镁的性状及外部温度紧密相关。
熔体镁与粉状镁在空气中易爆，镁条在850℃时就可直接燃烧。
高温下的镁可分解生成二氧化硫和MgC2。
卤盐、硫化物、多种氮化物及碳酸氢钠都对镁有侵蚀作用，镁可以将许多卤化物和氧化物还原。
1.2镁合金变形与断裂机理镁合金的变形机理是以位错滑移和晶界滑动蠕变的方式进行的。
蠕变变形及应力水平变化随变形方式改变。
晶界滑动蠕变在室温及正常应力下的变形可忽略，在超过120℃时，晶界原子扩散产生滑动促进蠕变发生。
位错滑移是蠕变变形的一种方式。
位错可以连续产生变形，如果滑移面上的位错挤压，会影响滑移变形。
扩散蠕变是在金属熔点附近低应力背景下产生的。
镁合金材料的高温氧化行为研究
镁合金材料的高温氧化行为研究高温氧化是材料科学研究中的重要问题，在各种使用环境下，材料都可能面临高温氧化的挑战，其严重程度影响材料的使用寿命和性能。
其中，镁合金作为具有低密度和高特性强度的重要结构材料，其高温氧化行为引起了广泛的关注和研究。
本文将从镁合金材料的结构特征入手，探讨高温氧化机制、影响因素、研究方法和进展，以期为镁合金材料的高温氧化研究提供一定的参考和启示。
一、镁合金材料的结构特征镁合金具有轻量、高比强度、良好的抗冲击性、耐腐蚀性和电磁屏蔽性等特点，广泛用于航空、汽车、电子、通讯等领域。
镁合金材料的晶格结构为六方最密堆积结构，其基本单元为Mg原子层，Mg原子层之间由共面堆积的层间原子组成。
镁合金结构中存在着许多组织缺陷，如间隙、差排、晶界、孪晶、位错等缺陷。
这些缺陷会影响材料的力学性能、热稳定性和高温氧化行为。
二、高温氧化机制镁合金高温氧化是指在高温下与氧气反应，形成镁氧化物膜的过程。
镁合金材料的高温氧化机制主要由三个方面的影响因素控制：与氧气反应的扩散动力学过程、氧化物相转化和微观结构缺陷。
在高温下，氧分子扩散到金属表面，并与金属表面的原子反应形成氧化物，然后在氧化物和合金之间形成一个复合氧化物膜。
由于镁合金在高温下易于氧化，因此反应速率会明显增加，而形成的氧化物膜会妨碍原材料与氧气的接触，从而起到一定的保护作用。
三、影响因素对于高温氧化行为，不同的材料有不同的响应，但大体上可以归纳为以下几个方面的因素：1.氧化温度：镁合金材料高温氧化是温度依赖性反应，随着温度的升高，反应速率也会逐渐增加。
2.氧化介质：不同的氧化介质对高温氧化行为的影响不同，例如温度相同时，在氧气氛下的氧化速率要比空气中的氧化速率高。
3.材料成分和结构：不同合金元素的添加可以改变镁合金的高温氧化行为，其中稀土元素的添加尤其明显。
4.微观结构和缺陷：晶界、孪晶、位错等缺陷可以促进氧化过程，而一些表面处理方法可以增加抗氧化性能。
镁合金研究现状及发展趋势
镁合金研究现状及发展趋势镁合金是一种具有很高应用潜力的轻金属材料，具有低密度、高比强度、良好的机械性能以及优异的导热性能等特点，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
本文将对镁合金研究现状及发展趋势进行分析。
镁合金的研究现状主要表现在以下几个方面：首先，镁合金的合金化研究得到了广泛关注。
镁合金的低强度和低塑性是其在一些领域应用受限的主要原因，因此对镁合金进行合金化改性成为研究的重点。
通过添加合适的合金元素，如锌、铝、锆等，可以有效提高镁合金的强度和塑性，提高其综合性能。
其次，镁合金的热处理研究逐渐深入。
热处理是改变镁合金微观组织和提高其力学性能的重要方法。
目前，研究者们对镁合金的时效处理、固溶处理、稳定化处理等进行了广泛研究，并通过优化热处理工艺，提高了镁合金的强度、塑性和耐腐蚀性能。
此外，镁合金的表面处理研究也受到了广泛关注。
镁合金的表面活性、氧化倾向性和易腐蚀性是其应用受限的主要障碍。
目前，研究者们通过电化学氧化、化学镀、溶液渗硅等方法，改善了镁合金的表面性能，并提高了其耐腐蚀性、耐磨损性以及附着力等性能。
镁合金的发展趋势主要有以下几个方面：首先，镁合金的含量逐渐增加。
由于镁合金的低密度和良好的机械性能，具有很高的轻量化潜力，因此将镁合金应用于航空、汽车等领域，可以有效减轻重量，提高能源利用效率。
其次，镁合金的合金化方法将更加多样化。
目前的镁合金大多采用铸造方法制备，但铸造合金化有一定的局限性，不能满足特殊应用的需求。
因此，未来的研究重点将更加注重新型合金制备方法，如粉末冶金、堆积成形、等离子体喷涂等。
此外，镁合金的结构设计将更加系统化。
随着对镁合金研究的深入，研究者们发现材料的微观组织和结构对其性能具有重要影响。
因此，在今后的研究中，将更加注重镁合金的晶粒尺寸、晶界结构和取向等方面的设计和控制，以进一步提高材料的性能。
综上所述，镁合金的研究现状正朝着合金化、热处理和表面处理等方向深入发展，未来的发展趋势将更加注重轻量化、多样化的合金化方法以及系统化的结构设计。
耐热镁合金材料的研究和应用现状
前沿技术L eading-edge technology 耐热镁合金材料的研究和应用现状郑 伟1，柳叶芳1，业 飞1，陈 雪1，展卫星2（１．江苏省产品质量监督检验研究院，江苏 南京 ２１０００７；２．盐城市联鑫钢铁有限公司，江苏 盐城 ２２４１００）摘 要：镁合金是比重最轻的结构材料。
具有高比强度、高比刚性、良好的磁屏蔽性、优异的制造性和加工性。
镁和镁合金作为轻金属材料是非常重要的金属材料。
廉价耐热镁合金的应用研究对汽车轻量化和扩大镁合金的应用具有重要意义，但大部分合金只能在室温下使用。
当温度超过１２０℃时，合金的机械特性显著降低，高铝合金也是如此。
因此，在要求高使用温度的汽车零部件中，限制了具有优秀铸造加工性的低成本镁合金的使用。
因此，近年来，高性能、低成本的阻燃耐热镁合金的开发成为材料科学和产业界关注的焦点之一。
关键词：镁合金；稀土；应用现状中图分类号：ＴＧ１４６．２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２１）０４－０１２５－２Research and application status of heat resistant magnesium alloy materialsZHENG Wei1, LIU Ye-fang1, YE Fei1, CHEN Xue1, ZHAN Wei-xing2（１．Ｊｉａｎｇｓｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔ ｑｕａｌｉｔｙ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１０００７，Ｃｈｉｎａ；２．Ｙａｎｃｈｅｎｇ Ｌｉａｎｘｉｎ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．， Ｌｔｄ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ ２２４１００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｉｓ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔｅｓｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｍａｔｅｒｉａｌ． Ｉｔ ｈａｓ ｈｉｇｈ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｔｒｅｎｇｔｈ， ｈｉｇｈ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ， ｇｏｏｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ， ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓａｂｉｌｉｔｙ． Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｎｄ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ ａｒｅ ｖｅｒｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｓ ｌｉｇｈｔ ｍｅｔａｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｗ－ｃｏｓｔ ｈｅａｔ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｖｅｈｉｃｌｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ， ｂｕｔ ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｌｏｙｓ ｃａｎ ｏｎｌｙ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｘｃｅｅｄｓ １２０ ℃， ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｌｏｙ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ， ｓｏ ｄｏｅｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｌｏｗ－ｃｏｓｔ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｗｉｔｈ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ｌｉｍｉｔｅｄ ｉｎ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ｐａｒｔｓ ｒｅｑｕｉｒｉｎｇ ｈｉｇｈ ｓｅｒｖｉｃｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ， ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ， ｌｏｗ－ｃｏｓｔ ｆｌａｍｅ－ｒｅｔａｒｄａｎｔ ａｎｄ ｈｅａｔ－ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｃｕｓｅｓ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Keywords: ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ； ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ； ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ镁合金是当前是工程建设中使用最为广泛的轻金属材料，有“绿色工程材料”的美誉，是当下材料开发与应用方面的重点研究方向。
镁合金的强韧化研究新进展
I 行业发展 ndustry development
李士杰
（华北理工大学以升创新教育基地，河北 唐山 063210）
摘 要 ：镁合金是商业金属工程材料中最轻的，也可作为现代理想的结构材料使用，在电子技术通信和航空航天等领域有着非
常广泛的应用前景。因此，为了更好地扩展镁合金的应用领域，有必要提高镁合金的综合性质。本文主要介绍了变形镁合金的
镁合金的晶体结构是密排六方，这也是影响镁合金性能的 重要因素。目前，镁合金根据合金化元素主要形成了添加 Zn 的 AZ 系列、添加 Mn 的 AM 系列、添加 RE 的 AE 系列、添加 Zn 和 Zr 的 ZK 系列等。以传统的三种强化方式（细晶强化、固溶强化 以及析出强化等）为基础，逐步形成添加合金元素、优化热处理 工艺、细化晶粒等手段来提高镁合金的综合力学性能。以下主要 对镁合金的强韧化方式进行阐述。
1 镁合金的细晶强化
镁合金和大部分结构金属材料类似，可以通过细化晶粒尺
寸来提高镁合金的力学性能。镁合金的屈服强度与晶粒尺寸的
关系可用著名的霍尔 - 公式表示 ：σ=s
σ0
+
−1
Kd 2
，式中
：
代表单
晶屈服强度，d 代表平均晶粒尺寸，K 代表霍尔 - 佩奇系数，只
与材料种类有关。对于镁合金，K 的取值一般在 280 至 320 之间， 比铝合金的 K 值（68MPa·m 左右）大得多 [2]。由此可见细晶强
快速凝固镁合金产品通常是合金粉末，必须通过后续工艺 的加工才能得到大块的结构材料。想要更好的保留原有的组织 特征，需要进一步优化后续加工工艺。快速凝固技术还需要进一
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双辊铸轧宽幅镁合金板工业进展和技术难点
·行业展望·双辊铸轧宽幅镁合金板工业进展和技术难点李大鹏①１ 李美霞１ 冯京跃１ 李冬松１ 肖润涛１ 林卫民２（１：北京中冶设备研究设计总院有限公司 北京１０００２９；２：友利（常州）新材料有限公司 浙江常州２１３０３１）摘 要 综述了国内外宽幅镁合金板材双辊铸轧的工业化进展，介绍了国内在建的首条宽幅镁合金卷板双辊铸轧生产线的相关情况，阐述了在铸轧过程中影响镁合金凝固行为的因素，指出了宽幅镁合金双辊铸轧的技术难点。
关键词 镁合金 双辊铸轧 宽幅板材Ｄｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－１２６９ ２０２２ Ｚ１ ０００ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＰｒｏｇｒｅｓｓａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｏｆＷｉｄｅＭａｇｎｅｓｉｕｍＡｌｌｏｙＳｈｅｅｔｓＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎｂｙＴｗｉｎＲｏｌｌＣａｓｔｉｎｇＬｉＤａｐｅｎｇ１ ＬｉＭｅｉｘｉａ１ ＦｅｎｇＪｉｎｇｙｕｅ１ ＬｉＤｏｎｇｓｏｎｇ１ ＸｉａｏＲｕｎｔａｏ１ ＬｉｎＷｅｉｍｉｎ２（１：ＢｅｉｊｉｎｇＭｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＲｅｓｅａｒｃｈ＆ＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９；２：ＹｏｕＬｉ（Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ）ＮｅｗＭａｔｅｒｉａｌｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ２１３０３１）ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｗｉｎｒｏｌｌｃａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｗｉｄｅｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｐｌａｔｅａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄ．ＴｈｅｆｉｒｓｔｔｗｉｎｒｏｌｌｃａｓｔｉｎｇｌｉｎｅｏｆｗｉｄｅｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｃｏｉｌｕｎｄｅｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉｎＣｈｉｎａｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｉｎｔｈｅｔｗｉｎｒｏｌｌｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ａｎｄｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｅｓｏｆｔｗｉｎｒｏｌｌｃａｓｔｉｎｇｏｆｗｉｄｅｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｐｌａｔｅａｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ Ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙ Ｔｗｉｎｒｏｌｌｃａｓｔｉｎｇ Ｗｉｄｅｓｈｅｅｔｓ１ 前言镁合金是目前商业化应用的最轻的结构合金，有很好的比强度和硬度，同时具有良好的铸造性能、加工性能、深冲性能、屈服性能并且可回收再利用，在航空航天、军工、轨道交通、汽车、３Ｃ等轻量化要求高的领域有广阔的应用前景。
镁合金在汽车领域的应用及发展
镁合金在汽车领域的应用及发展论文题目：镁合金在汽车领域的应用及进展镁合金在汽车领域的应用及进展【摘要】：通过材料科学概论的学习和查阅许多学术论文，发觉汽车工业对轻合金材料的有专门大的需求，专门是镁合金。
文章介绍镁合金在汽车领域的应用及进展和简述《材料科学概论》的学习心得。
【关键词】：汽车，镁合金，应用，进展【正文】：21世纪，自然资源和环境差不多成为人类可连续进展的首要问题。
镁作为一种轻质工程材料，潜力尚未充分挖掘出来；开发利用远不如钢铁、铜、铝等成熟。
今天，许多传统金属矿产趋于枯竭，加速升级开发镁金属是社会可连续进展的重要措施之一。
当前，汽车工业正面临来自资源，能源和环境等方面的压力和制约，汽车领域的竞争也是越来越猛烈，汽车轻量化以轻质材料逐步代替钢铁材料用于制造高性能，结构复杂的部件差不多是必定趋势。
因此，以镁合金这种轻质，可再循环，铸造能力好的材料成为汽车材料的首选。
一、镁合金的特点：镁在地壳中含量高达2.1%，在地球上存在的元素中居第八位，作为工业用金属，仅次于铝，地壳中铝占8.1%，铁占5%。
然而镁的比重只有1.74 g/m3. 镁合金作为结构材料，日益引人注目，这与它具有下列差不多特性紧密相关：①密度低，比强度高，比刚度高。
如此就能够用来减轻发动机和其他机器零件的重量。
镁的最突出特性是密度小，镁的最突出特性是比重轻，大约为1.74g/m3，是铝合金的2/3，铁的1/4，而在刚性相同条件下，镁的重量仅为钢的1/2。
镁要紧用来制造各种轻合金。
例如，镁跟铝、铜、锡、锰、钛、铍等金属元素形成的多种合金(约含镁质量分数为80%)，密度只有1.74g/cm3左右，但硬度和强度都较大。
这些特性说明了镁在减轻重量方面的庞大潜力。
②比铝合金有较大的承担冲击载荷能力，有可能利用镁合金来制造受猛烈碰撞的零件。
镁合金还有绝佳的抗冲击性，是塑料的20倍。
③低的熔化黏滞性和良好的填注成型特性。
这一特性使镁合金易于铸成复杂、薄壁结构，并把多个功能零件集成一件，以取代以往常见的多钢件焊接或装配结构，达到了减重、减少装配工作、排除可能显现的尺寸误差和减少运行噪音产生的目的。
镁及镁合金
镁是金属结构材料中最轻的一种，是铝的2/3，钢铁的1/4。
纯镁的力学性能很差，但镁合金的性能大大提高。
镁合金可分为铸造镁合金和变形镁合金。
镁合金按合金组元不同主要有Mg-Al-Zn-Mn 系（AZ）、Mg-Al－Mn 系（AM）和Mg-Al-Si-Mn系（AS）、Mg-Al-RE 系（AE）、Mg-Zn-Zr 系（ZK）、Mg-Zn-RE 系（ZE）等。
它们具有各自的性能特点，能满足不同场合的要求[1]。
镁合金具有比强度和比刚度高；导热性好，导热率高仅次于铝合金、导电性优良；良好的阻尼性、减振性能；优良的铸造性能；无毒，无磁性，对环境无任何不良影响；电磁屏蔽性能较好；回收性好，符合环保要求；极好的切削加工性能；尺寸稳定性高；良好的低温性能，用于制作低温下工作的零件；具有超导性和储氢性等特点，因此镁合金是一种非常理想的现代工业结构材料。
1.1 镁合金的应用镁合金是目前国内外重新认识并积极开发的一种新型环保材料，是21 世纪最具生命力的新型环保材料，镁合金材料广泛应用于汽车、电子、3C 等相关行业。
90 年代以来，随着技术和价格两大瓶颈问题的突破，镁的价格已大大低于铝，全球镁合金用量急剧增长。
镁合金在汽车工业中的应用已经有许多年的历史，从20世纪20 年代开始，镁制零件就在赛车上应用。
北美、欧洲、日本和韩国是汽车工业压铸镁合金用量较多的地区和国家，其用量近几年急剧增加。
镁合金还广泛应用于航空、电子产品、移动电话、电动工具、家用电器、医疗和运动器械、休闲用品等领域。
如电脑元件、行李架、割草机控制板和自行车上的链盒、钓鱼用的绕轮、滑雪撬的挡边、电视摄像机壳和射箭用的弓；经过锻造的镁合金板材可用作照相雕刻版[2-3]。
此外，在镁合金作为生物材料方面从近十几年来国内外对镁及镁合金各方面的报道不难发现，镁作为硬组织植入材料，与现已投入临床使用的各种金属植人材料相比，具有以下突出的优点：①镁资源丰富，价格低廉。
镁合金材料超塑性的研究进展
镁合金是继钢铁和铝合金之后发 展起来的第三类金属结构材料 ,并被称 之为“21 世 纪 绿 色 金 属 结 构 工 程 材 料”[1 ,2 ] 。
由于晶 体 发 生 塑 性 变 形 时 滑 移 面 总是原子排列的最密排面 ,而滑移方向 总是原子排列的最密方向 。因此 ,密排六方结构的多 晶镁 ,其塑性变形在低于 498 K 时仅限于基面{0001} 〈11 20〉滑移及锥面{101 1}〈10 11〉孪生 [3 ,4] 。镁合金 变形时只有 3 个几何滑移系和 2 个独立滑移系 ,与其 它常用金属如铝 、铁 、铜相比 ,镁的滑移系少是造成其 塑性变形能力差的主要原因 。目前 ,大多数镁合金产 品都是用铸造方法生产的 ,很少采用锻压 、轧制 、挤压 等塑性成型方法加工 ,这使镁合金的应用受到了极大 地限制 。为此 , 镁合金超塑成形受到国内外广泛关 注[5] 。 目前 ,超塑成形技术主要用于铝 、钛等合金零件的 生产 ,很少用于镁合金零件的生产[6 ,7] 。因此 ,研究镁 合金超塑性及其成形技术对于扩大镁合金应用范围 、
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铸造技术 FOUNDR Y TEC HNOLO GY
Vol. 26 No . 8 Aug. 2005
镁合金材料超塑性的研究进展
宋佩维1 ,2 ,郭学锋2 ,张忠明2 ,徐春杰2 ,井晓天2
(1. 陕西理工学院机电工程系 ,陕西 汉中 723003 ;2. 西安理工大学材料科学与工程学院 ,陕西 西安 710048)
摘要 :综述了镁合金超塑变形的机理与特点 ,评述镁合金超塑性研究现状 ,指出了细晶超塑性 、大晶粒超塑性 、高应变速率超 塑性和低温超塑性是镁合金超塑性研究的重点和发展方向 。 关键词 :镁合金 ;超塑性 ;研究现状 ;发展方向 中图分类号 : T G146. 2 + 2 ; T G113. 25 + 3 文献标识码 :A 文章编号 :100028365 (2005) 0820664203
210984048_镁合金微弧氧化膜层性能优化研究进展
表面技术第52卷第3期镁合金微弧氧化膜层性能优化研究进展张祥1，周亮1，贾宏耀1，冯宴荣1，赵李斌2，房大庆3（1.长安大学 材料科学与工程学院，西安 710064；2.山西银光华盛镁业股份有限公司，山西 闻喜 043800；3.西安交通大学 金属材料强度国家重点实验室，西安 710049）摘要：镁合金是一类重要的工程材料，具有许多优良的物理、化学性能，在航空航天、交通运输、电子通信、生物医学和能源等领域具有广阔的应用前景。
镁合金的应用受到其高化学活性的限制，需要进行表面处理，以避免腐蚀。
在众多表面处理技术中，微弧氧化技术极大地改善了镁合金的综合性能。
其中，工艺参数对膜层性能有着重要的影响。
在分析微弧氧化膜层厚度、微观结构和相组成成因的基础上，结合国内外研究现状重点阐述了电解质、颗粒添加物、电参数（电流模式、电压、电流密度、占空比、频率和氧化时间）对膜层耐蚀性、耐磨性及生物学性能的影响，并由此引出调控导向性、陶瓷膜增韧、性能匹配优化及能源利用率等关键问题。
此外，还探讨了研究者针对上述问题采取的解决方案，并分析了方案的合理性。
最后，结合镁合金微弧氧化目前存在的问题对其未来发展进行了展望。
关键词：镁合金；微弧氧化；耐蚀性；耐磨性；生物学性能中图分类号：TG174.4 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)03-0122-12DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.03.009Research Progress on Performance Optimization of Micro-arcOxidation Films on Magnesium AlloysZHANG Xiang1, ZHOU Liang1, JIA Hong-yao1, FENG Yan-rong1, ZHAO Li-bin2, FANG Da-qing3(1. School of Materials Science and Engineering, Chang'an University, Xi'an 710064, China; 2. Shanxi Yinguang HuashengMagnesium Co., Ltd., Shanxi Wenxi, 043800, China; 3. State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials,Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China)ABSTRACT: Magnesium alloy is an important engineering material with many excellent physical and chemical properties, which has broad application prospects in the fields of aerospace, transportation, electronic communications, biomedicine, energy, etc. However, the application of magnesium alloy is limited by its high chemical activity, so surface treatment is required to avoid corrosion. Micro-arc oxidation (MAO) leads the working area from the Faraday area to the high-voltage discharge area,收稿日期：2022–01–25；修订日期：2022–06–14Received：2022-01-25；Revised：2022-06-14基金项目：陕西省重点研发计划（2021GY–244）；陕西省自然科学基础研究计划（2021JLM–41）；西安交通大学金属材料强度国家重点实验室开放课题（20202204）Fund：Shaanxi Province Key Research and Development Program Project (2021GY-244); Shaanxi Province Natural Science Basic Research Program Project (2021JLM-41); State Key Laboratory of Strength of Metal Materials, Xi'an Jiaotong University Open Subjects (20202204)作者简介：张祥（1998—），男，硕士生，主要研究方向为镁合金表面处理技术。
长安汽车镁合金技术研究与应用进展
中图分类号 ：Ｕ ６ ． ２ ４ ５２
文 献标识码 ：Ａ
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重庆 长 安汽车 股 份有 限公 司汽 车工 程研 究 总院 刘 波 黎 予 生 李 晓青 刘建 才
１镁 合金在汽车轻量化 中的应用
随 着 能 源 紧缺 、 环 境 污 染 问题 的 日益 突 出 ，全
子 通讯 业得 到 了较 多应 用 。 镁 合 金 被 用 来 减 轻 汽 车 质 量 已有 ７ 年 的 历 史 。 ０
据 测算 ，汽车 自重每减轻 １ ％ ，燃油效率可 以提高 ０
５ ％ ，如果 每辆 车 能使 用７ ｇ ，Ｃ ． ５ Ｏ ｋ镁 Ｏ 的年 排放 量 就 能减 少 ３ ％ 以上 。世 界 各 大汽 车 公 司 都 非 常重 视 ０ 开 发 镁 合 金 零 部 件 。欧 洲 正 在 使 用和 研 制 中 的镁 合
月顺 利通 过 国家 科技 部组 织 的验 收 。为 了加 快 镁合 金
的产 业 化 步 伐 ，长 安 公 司于 ２ ０ 年 启 动 “ 合 金 在 ０４ 镁 长安 汽 车 上 的扩 大 应 用 ” 专 题 项 目 ，所 开 发 的镁 合 金零 部 件 批 量装 车 ３ 万余 辆 ，并销 往 全 国 各地 ，该 项 目于 ２ ０ 年 １ 月通过 了国家科 技 部组织 的验收 。 ０５ １
ｃ 合 金 电磁 屏蔽 性 能和 导 热 性均 较好 ，同 时具 ． 镁 有较 好 的耐 磨性 。 ｄ镁 合 金有 较 高 的尺 寸稳 定性 和 稳定 的 收缩 率 ， ． 铸件 和 加工 件 的尺 寸精 度高 。
因 此 ，镁 合 金 在 航 空／ 天 工业 、汽 车 工 业 、 电 航
形 功 ，具 有降 噪 、减 振 功 能 ，可承 受较 大 的冲 击振动
镁合金强韧化方法的研究进展
镁合金强韧化方法的研究进展摘要:镁合金是一种新兴的金属结构材料,具有很好的应用前景。
本文介绍了目前镁合金强韧化处理方法和研究现状,阐述了不同强韧化方法的特点及强化机理。
关键词:镁合金强化韧化镁合金是目前最轻的金属结构材料,具有高的比强度、比刚度、减振性、导热性、可切削加工性和可回收性,而且镁是自然界中分布最广的元素之一,金属中仅次于Al和Fe而占第三位,被人们誉为“21世纪最具发展潜力和前途的绿色工程材料”[1～3]。
强韧性较低是限制镁合金广泛应用的主要原因之一,因此提高镁合金的强韧性是目前镁合金研究的重点之一。
本文综述了近年来国内外提高铸造镁合金强韧化的方法。
1 合金化目前,提高铸造镁合金的强韧化的一个主要方法就是合金化,即向纯镁中添加合金化元素,利用固溶强化、沉淀硬化和弥散强化来提高合金的常温及高温性能[4～7]。
来提高镁的物理、化学和力学性能。
合金化设计从晶体学、原子的相对大小,以及原子价、电化学因素等[8]方面进行考虑,选择的合金化元素应在镁基体中有较高的固溶度,并且随着温度变化有明显的变化,在时效过程中合金化元素能形成强化效果比较突出的过渡相。
除了对力学性能进行优化外,还要考虑合金化元素对抗蚀性、加工性能及抗氧化性的影响。
根据合金化元素对二元镁合金机械性能的影响,可以将合金化元素分为三类[4～6]。
①提高强度韧性的(以合金元素作用从强到弱排序)。
Al,Zn,Ca,Ag,Ce,Ga,Ni,Cu,Th(以强度为评价指标)。
Th,Ga,Zn,Ag,Ce,Ca,Al,Ni,Cu(以韧性为评价指标)。
②能增强韧性而强度变化不大的,如Cd,Tl,Li。
③明显增强强度,而降低韧性的,如Sn,Pb,Bi,Sb。
[9]1.1 固溶强化[10]固溶强化是合金化元素(溶质)完全溶入基体金属(溶剂)中,溶质原子在溶剂晶格点阵处取代了溶剂原子,从而通过原子错排及溶质与溶剂原子之间弹性模量的不同而强化基体金属。
另外,如果溶质原子能提高合金熔点,增大弹性模量,减小原子的自扩散,则抗蠕变性也随之得到改善。
稀土镧镁合金的研究进展
刘文娟一］ 发 现 稀 土镁 合 金 ＡＭ６ Ｌ ｘ 浸 泡 前期 ， “等 ０ａ在 腐蚀 电流密度 随时 间的变化 很大 ，腐蚀 电流密度 会 出现极 大值 ，最高可 达 ８ ×１ ～ｍＡ／ｍ２ ０ ０ ｃ ；在 浸泡后 ２ × １ ｍＡ／ｍ２ Ｏ ０ ｃ 之
硬度逐渐增加 。当稀土 的加 入量 小于 ２ １ 时 ，此 时镁合 ． 金的硬度取决于 晶粒 尺寸 的大 小 ，即 晶粒 尺寸 越细小 ，相
应 的硬 度 就 越 高 （ 晶 强 化 ） 细 。但 当 稀 土 的 加 入 量 达 到 ２ １ 以 后 ，会 生 成 很 多 的 Ａ１ ａ 质 相 ，并 且 这 些 硬 质 ． Ｌ 。硬 相 会 弥 散 分 布在 晶粒 中 ，从 而 使 稀 土 合 金 的硬 度 继 续 升 高 。
让 其 成 为 名 副 其 实 的 “ １ 纪 绿 色 工 程 金 属 结 构 材 料 ” ２世 。
参考文献 ：
［ ］邓永 和．稀 土镁 合金 研 究现 状 与发 展趋 势 ［ ］ １ Ｊ ．稀 土 ，
２０ ０ ９， ３ （ ）： ７ — ７ ． ０ １ ６ ９
胡 国梁 ］ 等发 现 随着 富镧 稀 土 加 入 量 的增 加 ，镁 合 金
内变化。稀士镁 合金的腐蚀 电流密度 随时 间先急剧 增大后 减小 ，这 与腐蚀产 物在合金 表面形成 膜有关 。腐蚀 产物膜 的晶态主要成分为铝和锰的氧化物 ，并含 有少量 Ｌ ａ等稀土 的氧化物和氢氧化物 。从表 １“ 中可知 ，添加稀土 Ｌ 能抑 一一 ａ 制腐蚀 ， 当稀 土 Ｌ ａ的 含 量 在 １０ 时 ，腐 蚀 电流 密 度 ．
状及应用 ［ ． 四川兵工学报 ，２ ０ ，２ ５ ：ｌ４ １． Ｊ ］ ０ ８ ９（ ） １ —１６
镁合金在大变形和高应变率下塑性变形研究进展_宁俊生
镁合金在大变形和高应变率下塑性变形研究进展Research and Prog ress of Plastic Deformation o f M ag nesium A lloy sat H igh S train Rate and Large Deformation宁俊生1,范亚夫2,彭秀峰1(1烟台大学物理系,山东烟台264005;2中国兵器工业集团第五二研究所烟台分所,山东烟台264000)NING Jun-sheng1,FAN Ya-fu2,PENG Xiu-feng1 (1Phy sics Department of Yantai U niversity,Yantai264005,Shandong,China;2Yantai Branch of No.52Institute o f China Ordnance Industrie s Group,Yantai264000,Shandong,China)摘要:介绍了强应变塑性大变形下镁合金研究现状。
重点综述了在较高应变率及冲击载荷作用下关于镁合金变形的研究情况,同时也比较详细地综述了在不同温度、不同载荷作用下镁合金塑性变形特征及其物理机制。
最后简要介绍了几个描述材料在较高应变率和冲击载荷作用下变形行为的数学表示式,并就镁合金作为结构材料的研究说明了作者的一些看法。
关键词:镁合金;塑性大变形;高应变率;冲击载荷中图分类号:TG146.22 文献标识码:A 文章编号:1001-4381(2007)09-0067-07A bstract:Study about micro-structural changes of m ag nesium alloy s under large strains and severe plastic defo rmatio n w ere introduced.A ttention is concentrated on the research about the plastic de-fo rm ation of magnesium alloy s unde r impact loading and high strain rate.Meanw hile,the pro perties and phy sical mechanism s of plastic defo rmatio n of magnesium alloys under different lo ads and over a wide rang e of tem peratures we re review ed.Finally,sev eral fo rmula for describing the behaviors of magnesium alloy s under dy namic loading at hig h strain rate w as summ arized briefly,and so me sugges-tions on the study of m ag nesium alloy s used as structural m aterials were o ffered.Key words:magnesium alloy;larg e plastic defo rmatio n;hig h strain rate;impact loading 随着对镁合金研究的不断深入,镁合金优越的综合性能逐渐为人们所认识。
镁合金塑性变形机理研究进展
镁合金塑性变形机理研究进展一、本文概述镁合金作为一种轻质、高强度的金属材料，在航空航天、汽车制造、电子通讯等领域具有广泛的应用前景。
然而，镁合金在塑性变形过程中面临着诸多挑战，如室温下塑性较差、易产生应力腐蚀等问题，限制了其在实际应用中的性能发挥。
因此，深入研究镁合金的塑性变形机理，对于提升镁合金的综合性能、推动其在更广泛领域的应用具有重要意义。
本文旨在综述镁合金塑性变形机理的研究进展，从镁合金的塑性变形行为、变形过程中的微观组织演变、变形机制及影响因素等方面进行总结和分析。
文章首先简要介绍了镁合金的基本特性及其应用现状，然后重点回顾了近年来镁合金塑性变形机理的相关研究成果，包括塑性变形的微观机制、变形过程中的应力应变行为、合金元素对塑性变形的影响等。
文章对镁合金塑性变形机理的未来研究方向进行了展望，以期为镁合金的进一步研究和应用提供有益的参考。
二、镁合金的塑性变形行为镁合金作为轻质高强度的金属材料，其塑性变形行为一直是材料科学领域的研究热点。
镁合金的塑性变形主要涉及到滑移、孪生以及晶界滑移等多种机制。
这些机制在镁合金的变形过程中相互作用，共同影响着镁合金的力学性能和微观组织演变。
滑移是镁合金塑性变形中最主要的变形机制。
镁合金中的滑移系主要包括基面滑移、柱面滑移和锥面滑移。
其中，基面滑移是最容易激活的滑移系，但由于其滑移方向的限制，通常不能完全协调镁合金的宏观变形。
柱面滑移和锥面滑移的激活则需要更高的临界剪切应力，但在高温或变形量较大时，这些滑移系也能被有效激活，从而改善镁合金的塑性变形能力。
孪生在镁合金塑性变形中也扮演着重要角色。
特别是在低温和高应变速率下，孪生成为镁合金的主要变形机制。
孪生不仅能够协调镁合金的宏观变形，还能细化晶粒，提高镁合金的强度和韧性。
然而，孪生也会引入新的织构，影响镁合金的后续变形行为。
除了滑移和孪生外，晶界滑移也是镁合金塑性变形中不可忽视的变形机制。
晶界滑移能够协调不同晶粒间的变形，使得镁合金在宏观上表现出良好的塑性。
镁及镁合金的研究现状与进展
镁及镁合金的研究现状与进展张高会 张平则 潘俊德(太原理工大学表面工程研究所,太原 030024)摘 要:文献综述了镁及镁合金的性能特性,镁合金的合金系列,国内外镁合金的研究现状,镁合金表面处理的各种方法以及镁合金在航空航天、汽车工业、电子工业及民用各个领域的广泛应用,展望了镁合金的应用前景。
关键词:镁 镁合金 表面处理R esearch and Developments of Magnesium and Magnesium AlloysZHANG G aohui ZHANG Pingze PAN Junde(R esearch Insistute of Surface E ngineering of T aiyu an U niversityof T echnology,T aiyu an 030024)Abstract:The properties of m agnesi um and its alloy,a series of m agnesi um alloy and the recent progress i n our count ry and abroad have been respectively sum m arized i n this article.Besi des those,a variety of surf ace t reat ment methods of m agnesi um alloy and the w i de applications i n the f iel ds ofaviation,automobile and elect ronic i ndust ries were also i ncl uded.In the end the development pros2 pect were viewed.K ey w ords:m agnesi um,m agnesi um alloys,surf ace t reat ment 随着21世纪的到来,保护环境,实现可持续发展,已经成为世界各个国家共同关心的问题。
Mg-Zn系合金的研究进展
Mg-Zn 系耐热铸造镁合金的最新研究进展镁合金作为一种绿色环保金属结构材料，具有比强度、比刚度高，减震性、导热性和可回收性好等优点，逐渐成为钢、铁、铝和塑料等结构材料的替代品[1~4]。
然而，商业化汽车用镁合金（AZ91D 、AM50A 、AM60B ）由于高温抗蠕变性能不佳，在汽车动力构件中（服役温度一般在150~300℃之间）应用较少[5~6]。
研制和开发具有较高抗高温蠕变性能的耐热镁合金日趋迫切[7~8]。
镁铝合金在基体中形成Mg l7Al l2的共析相，由于它是一种低熔点相(熔点只有473℃)，当温度升高时，Mg l7Al l2相会逐渐溶解到基体中，形成半连续性析出，使合金强度大大降低。
这些特点对合金的高温抗蠕变性能会产生很大的负面作用，降低合金的抗蠕变性能。
有研究表明[9]将Mg-Al 合金从室温加热到200℃时，Mg l7Al l2相的硬度减小到50%-60%，其最高使用温度只有150℃。
所以，要提高镁合金的使用温度，必须降低Al 的含量，并添加合金元素与Al 结合形成高熔点的合金相，或者更改合金系，直接采用Zn 代替Al 合金化，研究Mg-Zn 合金系[10]。
由于Zn 增加热裂倾向和显微疏松，因此Mg-Zn 系合金中第三组元元素的选用应首先考虑克服Mg-Zn 二元合金所固有的脆性以及热收缩性。
本文就Mg-Zn 系耐热铸造镁合金的开发现状及合金化作用进行了阐述，重点分析了Al 、Cu 、Zr 及稀土元素RE 和碱土元素（Ca 、Sr ）对其作用的行为，为以后制备新型Mg-Zn 系耐热铸造镁合金提供理论依据。
1 耐热镁合金的高温蠕变机理镁合金的高温蠕变变形主要通过位错攀移和晶界滑动两种方式进行，因此提高镁合金的高温性能就要从强化基体与强化晶界两个方面入手，限制位错运动和阻止晶界滑动[11~12]。
由于镁合金是密排六方结构(hcp),其滑移面的基面为(0001)，且只有三个滑移方向，故在室温拉伸条件下，其断裂方式以脆性断裂为主,析出相和晶界是位错运动的主要障碍。
镁合金热裂行为研究进展_王怀国
5 6 7 8
·８ ５·
裂纹位置因 子 、 宽度因子等热裂敏感性因子的表征结果表 明， 无Ｚ Ｚ Ｗ 系合金的热裂倾向从大到小顺序为 ： ｒ的 Ｚ Ｗ ６ ２ ＞ ， ６ ２＞ ＺＷ ２ ２ ＺＷ ４ ２ 和 ＺＷ ４ ４ ＞ ＺＷ ２ ６ 合 金。 无 Ｚ ｒ的 ＺＷ 合金比其他合金具有更大热裂倾向与以下几方面因素 ＺＷ ６ ２ 有关 ： 具有最长的 凝 固 温 度 区 间 ； 从枝晶干涉点到凝固终了 温度间形成 Ｗ 相 ， 阻碍枝晶间 剩 余 液 体 的 流 动 性 ， 不利于枝 晶间补缩 ； 最后凝 固 阶 段 剩 余 液 相 最 少 ， 且该阶段固相分数 随温度降低增长缓慢 ； 粗 大 组 织 和 发 达 的 枝 晶 。 图 ２ 为 ＺＷ 系合金的热裂敏感性 。
６］ 。研 究 了 稀 土 （ 加稀土前后 的 抗 热 裂 性 能 ［ ０． ２％ ， １％ ～１．
。 凝固 收 缩 应 力 和 缺 少 及 时 的 补 缩 是 导 致 合 金 热 “ 糊状区 ” 裂萌生的 ２ 个 主 要 ห้องสมุดไป่ตู้ 素
［ ３］
。热裂通常由沿着晶间的主裂纹
和无数细小的分支所组成 ， 而且 任何尺寸 的 裂纹 都 能 严 重 影 响合金的性能和零件的寿命 。 在镁 合 金铸 件 朝 着 薄 壁 、 复杂 化方向发展 时 ， 热裂已日益成为制约镁合金商品化应用的
由 于外 力 或内 应 力 或 二 者 程中和随后在固相线附近收缩时 ，
２］ 。热裂发生在凝固过程中的 共同作用 ， 使铸件发生的裂 纹 ［
提出 ０ ０ 型 双 试 棒 合 金 热 裂 －线 收 缩 仪 的 机 械 部 分 为 基 础 ， ２ ０ 了一种用以测试镁合金热裂行为的新的测试 方 法 ， 凝固应力 的测量装置如图 １ 所示 。 铸造时采用 覆 膜 砂 作 为 铸 型 材 料 ， ／ 解决了镁合金在浇注过程中 的 燃 烧 问 题 ； 通过 Ａ 用 Ｄ 转 换， 微机对凝固过程中的温度 、 应力和收缩信号数 据 进 行 采 集 和 进一步处理 ， 并描绘其曲线 。 试验 测 得 ， 在 通 常 凝 固 条 件 下， 而 是 有 共 晶 相 析 出； Ａ Ａ Ｚ ９ １ 合金并不 按 平 衡 相 图 凝 固 ， Ｚ ９ １ ） 附 合金最容易产生热裂的温度在实际凝固结束温度 （ ４℃ ４ ２ 近。 郑伟超等在 ２ ｌ合金添 ０ ０ ６ 年采用临界直径法评价 Ｍ －Ａ ｇ
镁合金抗腐蚀性研究进展
临床中使用的骨植入材料应有优良的力学性能，而且需要与骨组织愈合相匹配的降解速度。
骨植入材料在临床应用中不断发展，新型镁合金材料的研制受到国内外学者的广泛关注。
但其过快的降解速率难以得到有效控制，有效控制镁合金的降解速率，关键在于提升镁合金的抗腐蚀性，既可以使其力学性能得到保障，同时也避免了毒性反应。
因此，国内外专家学者采用多种方式提升镁合金的抗腐蚀性能。
1提高镁的纯度镁合金的提纯是指在选取高纯度原料的基础上，通过控制熔炼工艺使合金中杂质的含量降低。
当通过提纯后得到的金属镁达到99.99%以上时，其降解速率可达到作为骨植入材料的标准，并且在降解的过程中不会产生其他对机体有害的元素。
谭小伟等［1］对高纯度的镁进行热处理后，增强了其耐腐蚀性，对处理后的样品进行失重法检测，7天内样品的质量未见明显减轻。
骨折断端产生的应力会影响内固定材料的降解，为促进骨折的良好愈合，内固定材料应当具有优良的机械性能和一定的可控降解速率。
Han等［2］在新西兰兔中使用了其研制的高纯镁螺钉后发现，骨折产生的应力并没有对骨折间隙附近溶解较快螺钉的机械性产生影响，高纯镁螺钉逐渐被新生骨组织所取代。
可见骨植入材料中对高纯镁螺钉的使用日趋广泛。
Yu等［3］在青壮年股骨颈骨折后带血管髂骨移植术中使用高纯镁螺钉，对发生骨不连与股骨头缺血性坏死的概率进行对比研究发现，使用高纯镁螺钉后发生以上两种情况的概率较低，故认为高纯镁螺钉的降解过程存在能够加快骨折愈合的因素。
2镁合金进行合金化合金技术是改善金属镁耐腐蚀性和机械性能的一个重要手段［4，5］，分别有两种类型的合金构成了现阶段镁合金的主要类型：第一种是由含2~10wt%（质量分数为2%~10%）的铝（Al）及部分锌（Zn）、锰（Mn）构成的合金；第二种在主要添加了稀土元素的同时，还加入了如Zn、钇（Y）、银（Ag）或少量锆（Zr）等金属的合金。
两类合金都具有各自的优点，第一类合金在拥有中度耐腐蚀性的同时机械性也得到了提升，第二类合金不仅有优良的机械性而且同样拥有良好的组织性。
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去应力退火
：既可以减小或消除变形镁合金制品在冷热加工、成形、 校正和焊接过程中产生的残余应力，也可以消除铸件或 铸锭中的残余应力。 变形镁合金常用的去应力退火工艺
合金牌号 MB1 MB2 MB3 MB15 板材 温度/K 478 423 523~553 时间/h 1 1 0.5 － 冷挤压件和锻件 温度/K 533 533 — 533 时间/h 0.25 0.25 _ 0.25
镁合金的沉淀强化相
SSSS:过饱 和固溶体
镁合金的分类 变形镁合金 （MB） 铸造镁合金 (ZM)
镁合金
铸造镁合金
代号：ZM＋顺序号表示。 Mg-Al-Zn系的ZM5和Mg-Zn-Zr系的ZM1、ZM2、ZM7、 ZM8具有较高的强度，良好的塑性和铸造工艺性能，但耐热性 较差，主要用于制造150℃以下温度工作的飞机、导弹、发动机
完全退火
完全退火：完全退火可以消除镁合金在塑性变形过程中产 生的加工硬化效应，恢复和提高其塑性，以便进行后续 变形加工。 变形镁合金完全退火工艺
合金牌号 MB1 MB2 温度/K 613～673 623～673 时间/h 3～5 3～5 合金牌号 MB8 MB15 温度/K 553～593 653～673 时间/h 2～3 6～8
我国变形镁合金的成分
常见变形镁合金化学成分及基本特性
Mg的化学特性
镁合金阻燃抗氧化方法
溶剂保护阻燃法。在镁合金整个熔炼过程中，在溶剂保护 下隔绝大气进行。现在普遍使用的熔剂由无水光卤石 (MgCl2-KCl) 为主，添加一些氟化物、氯化物组成。镁合金 采用溶剂保护防燃使用最早也最广泛，具有工业应用价值。
150℃。主要用于制作飞机蒙皮、壁板及宇航结构件。 Mg-Li系合金是一种新型的镁合金，它密度小，强度 高，塑性、韧性好，焊接性好，缺口敏感性低，在航 空、航天工业中具有良好的应用前景。
主要的变形镁合金材料
常用变形镁合金 Mg-Al-Zn系、 Mg-Zn –Zr、 MgMn系： AZ31、AZ61、AZ80、ZK60、M1A； 超轻Mg-Li系变形镁合金： LA141、Mg-40%Li(ρ＜1.0cm3)
镁合金铸件的去应力退火工艺
合金 状态 工艺 合金 状态 工艺
Mg-Al-Mn Mg-Al-Zn
所有 所有
533K/h 533K/h
ZK61K ZE41A
T5 所有
603K/2h+403K/48h 603K/2h
固溶和时效 固溶处理 ：由于镁合金中原子扩散慢，因而需要较长的
加热（固溶）时间以保证强化相充分溶解。镁合金砂型厚 壁铸件的固溶时间最长，其次是薄壁铸件或金属型铸件， 变形镁合金的最短。如Mg-Al-Zn合金，经过固溶处理后 Mg17Al12 相溶解到基体镁中，合金性能得到较大幅度提高。
我国是世界上镁储量最为丰富的国家，近年来也是原镁产
量最大的国家之一，占全球的40％，其中80％的原镁用于出 口。
价格： 1.2-1.6万元/t。
一
简 介
“一轻一高三好”的特点——
比重轻 比强度高 导热性、阻尼性及切削加工性好易于回收
“21世纪绿色工程材料”
镁材与几种常用工程材料力学性能比较
镁合金热处理的最主要特点是：固溶和时效处理时间长， 其原因是因为合金元素的扩散和合金相的分解过程及其 缓慢。
镁合金的热处理类型
镁合金热处理类型：
T1 ：冷却后自然时效 T2：退火态（仅指铸件） T3：固溶处理后冷加工 T4：固溶热处理 T5：冷却和人工时效 T6：固溶处理和人工时效 T61：热水中淬火和人工时效 T7：固溶处理和稳定化处理 T8：固溶处理、冷加工和人工时效 T9：固溶处理、人工时效和冷加工 T10：冷却、人工时效和冷加工
们能显著提高Mg 合金的耐热性, 具有细化晶粒, 减小显微疏松和 热裂倾向, 改善铸造性能和焊接性能, 提高合金的韧性。常用的稀 土元素有Ce , La , Nd , Pr 和Y等。
Fe , Co , Ni , Cu：这4 种元素在Mg 合金中的固溶量很小, 在
其质量分数小于0. 2 %时就能对Mg 合金产生非常有害的影响。 大大提高合金的腐蚀速率 。
材料科学进展
——第三部分 镁及其合金
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主要内容
一 简介 二 镁合金的分类与性质
三 镁合金的制备
四 镁合金的热处理 五 镁合金的腐蚀与防护
六 镁合金的应用
一、简
介
一24.305。简介1774年人们首次发现镁，并以希腊古城Magnesia命名。 镁为元素周期表中ⅡA族碱土金属元素，相对原子质量 在所有的结构金属中，镁的密度最低，纯镁的密度仅为 1.738g/cm3。 Mg是自然界中分布最广的元素之一，居第八位，约占地 壳的2.5% ，海水中居第3位(Cl－,Na＋） 。
Mg 合金中的元素及其作用
Si , Zr , Ca
用于改善压铸件的热稳定性和抗蠕变性能; Zr 可以细化晶粒, 减小热裂倾向,提高力学强度和耐蚀性能。在Mg合 金中加入0. 5 %～0. 8 %的Zr , 其晶粒细化的效果最好。Ca也能 细化组织, 提高抗蠕变能力, 并且能降低生产成本。
稀土元素(RE) 在Mg 合金中添加稀土元素有许多的作用, 它
人工时效 ：部分镁合金经过铸造或加工成形后不进行固
溶处理而直接进行人工时效。如MB15合金，人工时效制 度为（433±5）K/10h, 空冷，强度得到大幅度提高。
固溶和时效 固溶处理＋人工时效：固溶处理后人工时效（T6）可以提
高镁合金的屈服强度，但会降低部分塑性，这种工艺主要应 用于Mg-Al-Zn和Mg-RE-Zr合金。此外，含锌量高的 Mg-Zn Zr合金也可以选用T6处理以充分发挥时效强化效果。 进行T6处理时，固溶处理获得的过饱和固溶体在人工时效过 程中发生分解并析出第二相。时效析出过程和析出相的特点 受合金系、时效温度以及添加元素的综合影响，情况十分复 杂。 如： ZM5 合 金 （ Mg-Al-Zn系 ） ，固溶处 理温度为 ： 683～ 688K，保温时间8～20h，保温时间的长短根据晶粒尺寸和工 件尺寸大小确定；高铝低锌镁合金晶粒长大倾向严重，其时 效温度为458～473K，低温时效时基体晶粒会析出细小的沉淀 相，提高合金的屈服强度而降低其塑性。
Mg 合金中的元素及其作用
纯Mg 作为结构材料没有应用, 需要在Mg 中加入其他合金元 素提高Mg 的强度及力学性能。Mg合金中除了人为加入某些合 金元素(如Al , Zn ,Mn , Si , Zr , Ca , RE) 外, 在冶炼过程中还有 一些有害的杂质元素(Fe , Co , Ni , Cu) 引入。
Al: 是形成Mg 合金含量最高的元素, 它在固态Mg 中具有较大的固溶度, 其极限固溶度为12. 7 % , 然而随着温度的降低其溶解度显著下降。在 室温时其固溶度只有2. 0 %左右。
Al 能提高Mg合金的强度, 改善压铸件的可铸造性。但是, 在晶
界上析出Mg17Al12的金属间化合物会降低其合金的抗蠕变性能。
中承受较高载荷的结构件或壳体。
Mg-Re-Zr的ZM3、ZM4和ZM6具有良好的铸造性能，常温
强度和塑性较低，但耐热性较高，主要用于制造250℃以下温度
工作的高气密零件。
铸造镁合金的主要化学成分
变形镁合金
与铸造镁合金相比，变 形镁合金材料比铸造镁合 金材料具有更高的强度、 更好的延展性、更多样化 的力学性能，从而满足更 多样的结构件的需求。
同时提高镁合金的强度与塑性的元素, 按强度递增顺 序为:
Al 、Zn、Ca 、Ag、Ce 、Ga 、Ni 、Cu、Th
按塑性递增顺序为: Tb、Ga 、Zn、Ag、Ce 、Ca 、Al 、Ni 、Cu 只提高镁的塑性, 而对强度影响很小, 有
Cd、Tl 和Li 牺牲塑性, 而提高镁强度的元素, 有
Sn、Pb、Bi 和Sb
镁的比强度仅次于钛， 比刚度则是几种材料中最高的。
二 镁合金的分类与性质
二 镁合金的分类与性质
纯镁：ρ：1.74 g/cm3，Tm：651℃，密排六方结构hcp。
纯镁强度不高，室温塑性较低，耐蚀性较差，易氧化。
工业纯镁代号用M＋顺序号表示。纯镁主要用于配制镁合金 和其它合金，还可用作化工与冶金的还原剂。
三 镁合金的制备
镁合金的成型技术
铸造技术 砂型铸造、金属型铸造、挤压铸造、 低压铸造、高压铸造、熔模铸造、半 固态触变铸造 变形技术 挤压技术、轧制技术、锻造成形等
半固态触变铸造
RS—快速凝固
四 镁合金的热处理
镁合金的热处理
热处理是改善或调整镁合金力学性能和加工性能的重要 手段。
镁合金的常规热处理工艺分为退火和固溶时效两大类。
可热处理强化的铸造镁合金有六大系列，即：Mg-Al-Mn 系， Mg-Al-Zn系， Mg-Zn -Zr系， Mg-RE-Zn -Zr系， Mg-Ag-RE -Zr系和Mg-Zn -Cu系。 可热处理强化的变形镁合金有三大系列： Mg-Al-Mn系， Mg-Al-Zn系和Mg-Zn-Cu系。
热水中淬火＋人工时效：
镁合金淬火时通常采用空冷，也可以采用热水淬
火T61来提高强化效果。特别是对冷却速度敏感 性较高的Mg-RE-Zr系合金常常采用热水淬火。 如：Mg-(2.2~2.8)%Nd-(0.4~1.0)%Zr(0.1~0.7)%Zn合金经过T6处理后其强度比相应的 铸态合金高（ 40～50 ）％，而T61处理后可以提 高( 60～70 )％且伸长率仍保持原有水平。
研究与开发新型变形镁 合金，开发变形镁合金生 产新工艺，是国际镁协会 （IMA）在2000年提出的 发展镁合金材料的最重要、 最具挑战性且是最长远的 目标和计划。
变形镁合金与砂型铸造、压 铸镁合金性能比较
变形镁合金
代号：MB＋顺序号表示。MB1、MB8为Mg-Mn系合