半固态镁合金成形技术概述

重庆科技学院

课程结业考试（论文）题目半固态镁合金成形技术概论

院（系）冶金与材料工程学院

专业班级材料工程技术08-02

学生姓名刘明强学号2008630578

任课教师孙建春职称讲师

评定成绩___ _ __ 评语：

年月日

半固态镁合金成形技术概述

姓名：刘明强学号：2008630578

摘要：半固态镁合金制备是在20世纪末新起的最新制备镁合金的技术，半固态技术被认为是21世纪最具发展前途的近终成形技术之一［1］。本文旨在为大家阐述半固态镁合金成形技术的基本概论，包括镁合金的相关阐述（性能、应用、加工技术等）；半固态成形技术的概念，半固态金属浆料的制备，以及半固态加工材料的制备技术等；重点是镁合金与半固态成形技术的结合，包括半固态镁合金浆料的制备，半固态镁合金材料的制备，半固态镁合金材料的热处理，半固态镁合金成形技术的国内国外现状和未来展望，同时阐述半固态镁合金制备的优缺点。

关键词：半固态、镁合金、浆料、半固态成形、流变成形

前言：镁及镁合金作为一种新型的应用材料，近年来已广泛应用于军用、民用领域，如在航空航天、航海、通信、医疗、广播电视、音响影像器材、微电子技术、光学仪器等领域内，在汽车、摩托车、工具、家电电器、手机、计算机及电子设备等制品中都可看到镁合金的终极，在炼钢脱硫、铝合金生产、防腐工程中都离不开镁原料。在汽车行业，上海汽车集团公司、一汽集团、东风汽车集团、江铃汽车公司等国内大的汽车公司均开始使用镁制零部件。根据相关研究，汽车单车自重没减轻100Kg，每百公里耗油可减少0.7L左右，每节省1L燃料可减少二氧化碳排放量 2.5g。而通过镁合金零部件的使用可有效的实现汽车轻量化目标。镁合金应用于交通工具，除减中和降低油耗，还可以提高整车加速、制动性能，还能降低行驶振动和噪声，提高舒适度，可以加快散热，使发动机的综合性能提高一个档次，具有良好的经济效益。

镁合金的半固态成形目前是各国研究的热点：Ya-no Ei ji等利用余热的冷却斜槽近液相线铸造或得了半固态AZ91D镁合金组织；J M Kim等利用两步加热法得到了半固态AZ91镁合金浆料；Czerwinski F开发了半固态加工与挤压、喷射成形结合在一起的心的镁合金加工技术，一Mg-9% Al-1%Zn为例分析力组织性能变化规律；Chen J Y和Fan Z研究了半固态浆料的流变模型；Koren Z等研究了AZ91和AM503镁合金半固态热压铸和冷压铸成形。［2］

可以看到镁合金半固态的研究虽然很多，但主要之中在浆料制备、二次加热重熔、触变成形几个方面，仅有几个流变成形研究也只是在实验室，工艺还不成

熟，与应用有一定的距离。虽然半固态流变成形技术应用更少，但与触变成形相比，流变成形更节省能源、流程更短、设备更紧凑，因此流变成形技术仍然是未来金属半固态加工技术的一个重要发展方向。所以演剧开发镁合金的刘避难成型工艺具有重大意义。

下面的是两个镁合金半固态成形技术介绍：

镁合金流变成形技术

流变成形技术始于二十世纪七十年代，由美国MIT的Flemings教授领导的研究小组最先提出。流变成形的基本原理是在熔体凝固过程中对熔体施加搅拌，从而改变凝固中的形核和长大规律。将经过搅拌的熔体导入成形设备内，获得的铸件微观组织为细小均匀的等轴晶，而不是常规铸造的粗大树枝晶。适合于流变成形的成形方式多种多样，如连铸、压铸、挤压、锻造、轧制等。随着镁合金压铸工业的迅猛发展，流变压铸技术已表现出良好的应用前景。常规液态压铸件内往往存在气孔，导致生产成品率低，零件无法通过热处理提高性能。流变压铸能避免铸件内形成气孔，铸件性能得到改善，生产效率显著提高。

双螺旋流变成形技术

双螺旋流变制浆技术由英国Brunel 大学Z.Fan等人发明并申请了多项国际专利。北京有色金属研究总院与发明人合作，共同致力于该技术的二次开发和推广应用。双螺旋流变制浆设备通过一对高速旋转的螺杆对熔体实施高剪切率搅拌。熔体经过搅拌处理后直接进行压铸、挤压、轧制等。双螺旋搅拌技术适用于多种不同牌号镁、铝合金，具有连续处理熔体的能力，是目前最为成功的流变成形熔体处理技术。［3］

半固态成形技术的发展动向

半固态金属胚料的制备技术：在预制锭的制备方面进行了很多研究，以获得简便、低成本及组织良好的胚料，除搅拌法以外还有：（1）低注浇注法。（2）快速冷却法。（3）冷却板法。（4）加入晶粒细化剂法等，如Ca、Zn用于Mg、Zn合金等。

半固态金属成形技术发源于美国（1972年），发明至今30多年，且已成为工业界认可之技术，而美国仍处于全球领先地位，而此一制程尚未普及之原因不外乎经济与技术两方面。今后半固态成形的普及推广仍赖它在技术成熟性（再现性、稳定性、可靠性）及经济性（降低成本）方面获得进一步进展，并利用半固态成形性之特性，与汽车工业密切配合以扩大应用领域。［4］

正文：

1镁合金简述：

1.1.镁及镁合金的性能：

镁是地球上排位第八位的富有金属元素，其含量约占地壳重量的2%，在金属元素中仅次于铝和铁；镁同是也是海水中的第三富有元素，约占海水重量的0.13%。镁合金是工程应用中最轻的金属结构材料。此外镁合金由于有较高的比强度、比刚度、减震度、耐磨度、导热性、电磁屏蔽性、易切削性和易回收等良好的综合性能，而成为汽车、航空航天及电子通讯等行业的重要新型原材料。在能源、资源日益严峻和环保问题日趋突出的今天，镁合金材料被誉为“21世纪的绿色工程工程结构材料”，具有良好综合性能的轻质镁合金材料正成为全球关注的热点。

1.2.镁合金的广泛应用

镁及镁合金作为一种新型的应用材料，近年来已广泛应用于军用、民用领域，如在航空航天、航海、通信、医疗、广播电视、音响影像器材、微电子技术、光学仪器等领域内，在汽车、摩托车、工具、家电电器、手机、计算机及电子设备等制品中都可看到镁合金的终极，在炼钢脱硫、铝合金生产、防腐工程中都离不开镁原料。在汽车行业，上海汽车集团公司、一汽集团、东风汽车集团、江铃汽车公司等国内大的汽车公司均开始使用镁制零部件。根据相关研究，汽车单车自重没减轻100Kg，每百公里耗油可减少0.7L左右，每节省1L燃料可减少二氧化碳排放量2.5g。而通过镁合金零部件的使用可有效的实现汽车轻量化目标。镁合金应用于交通工具，除减中和降低油耗，还可以提高整车加速、制动性能，还能降低行驶振动和噪声，提高舒适度，可以加快散热，使发动机的综合性能提高一个档次，具有良好的经济效益。

镁合金所具有的优异的波比铸造性能及良好的比强度、比刚度和抗撞能力，能充分瞒住3C产品高度集成化、转薄化、微型化、抗摔撞级等。因此当前在手机、笔记本电脑、PDA、CD机、网盘、数码相机、摄像机、MP3、便携DVD等行业，也已经建立了一批专门生产3C产品专用镁合金部件的企业，也已经掀起了镁合金部件的企业。我国如青岛金谷镁业公司、长春华禹镁业公司和富士康公司等。