鎂合金是實(shí)際應(yīng)用中質(zhì)量輕的金屬結(jié)構(gòu)材料,同時(shí),鎂合金具有比強(qiáng)度和比剛度高、彈性模量大、生物相容性好、導(dǎo)熱導(dǎo)電性好、電磁屏蔽能力強(qiáng)和阻尼減震性能好等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、jungong、裝備制造和3C電子等領(lǐng)域,被譽(yù)為“二十一世紀(jì)具發(fā)展前景的 綠色工程材料”。
鎂合金薄板是壓力軋制擠壓板,具有細(xì)化晶粒結(jié)構(gòu)、密度小、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、延展性能好等優(yōu)點(diǎn);可以滿足室溫冷沖壓、鍛壓或其他冷加工所具備的抗拉強(qiáng)度和延伸率的要求。
鎂合金軋制板材應(yīng)用領(lǐng)域:
1. 航空航天及軍工領(lǐng)域:衛(wèi)星和登月飛船底座、導(dǎo)彈和火箭的儀表艙壁板、導(dǎo)彈和飛機(jī)的尾翼、戰(zhàn)斗機(jī)副油箱及襯板、海水電池電極片以及其他結(jié)構(gòu)零部件。目前用于航空航天、軍工領(lǐng)域的鎂合金板材年消費(fèi)量約為500t,以鎂合金中厚板材為主,厚度一般在4~80mm。
2. 交通運(yùn)輸領(lǐng)域:列車減震地板、蜂窩面板及芯板、座椅骨架、臥鋪骨架、車廂壁板、內(nèi)襯板、物品架、客車行李箱板;汽車前后蓋板、汽車門及門夾層板、變速器及離合器蓋板、集裝箱用板;以及兒童車、摩托車、自行車的相關(guān)零部件;鎂合金板材在交通運(yùn)輸領(lǐng)域規(guī)模化應(yīng)用前景非常廣闊。
3. 3C及家電領(lǐng)域:筆記本電腦、移動(dòng)硬盤、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、電視機(jī)、冰箱、音響等電子電器產(chǎn)品的外殼;以及蓄電池、音響音膜、光學(xué)眼鏡連接、干電池外殼等方面。該領(lǐng)域主要以鎂合金薄板為主,其厚度范圍一般在0.3~1.5mm,表面質(zhì)量及沖壓性能要求較高。
4. 其他領(lǐng)域:鎂合金板材在其他領(lǐng)域主要用于制作泥瓦工工具板、建筑模板、地坪花紋板、運(yùn)動(dòng)器材、醫(yī)療器械、手動(dòng)及電動(dòng)工具等。如印刷行業(yè)基板原以銅板、鋅板為主,目前已開始大量使用蝕刻及雕刻鎂板。以上領(lǐng)域使用鎂合金板材多為中板和薄板,厚度范圍一般在2~15 mm。紡織機(jī)械用針板、振動(dòng)平臺用板、犧牲陽極板目前開始規(guī)模化使用鎂合金中厚板材,市場需求量穩(wěn)步提升,以上領(lǐng)域使用的鎂合金板材厚度大都在10 mm以上。
熱軋除變形量大,工藝簡單,利于工業(yè)化大生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)外,也存在著一些不足,如溫度過高不利于控制板形和表面光潔度,力學(xué)性能較低等。而應(yīng)用冷軋工藝可以有效克服上述不足,通過控制變形量和退火,可得到尺寸精度高、力學(xué)性能好的薄板。
鎂合金冷軋板材組織中主要為粗大的晶粒,且晶粒內(nèi)部有大量孿晶。這是因?yàn)槭覝叵骆V合金可開動(dòng)的滑移系少,要依靠孿生,主要是錐面孿生才能發(fā)生變形。冷軋細(xì)織的細(xì)化主要通過退火靜態(tài)再結(jié)晶來完成。退火時(shí),再結(jié)晶晶粒在原始晶粒邊界形核長大,取代粗大的原始晶粒,得到細(xì)小再結(jié)晶組織。鎂合金冷軋后板材具有較高強(qiáng)度,但伸長率較低,通過適當(dāng)退火,也可提高冷軋板材的塑性。
冷軋AZ31鎂合金織構(gòu)形態(tài)與熱軋織構(gòu)有顯著的區(qū)別,其基面的織構(gòu)極密度分布呈現(xiàn)雙峰形態(tài),與熱軋的相比,強(qiáng)度上冷軋板材的基面織構(gòu)強(qiáng)度更高。過程為:室溫下基面滑移系難以開動(dòng),晶內(nèi)誘發(fā)了孿生,改變了孿生部分晶體基面的取向關(guān)系,使孿生體內(nèi)的基面滑移系得以開動(dòng),塑性變形繼續(xù)進(jìn)行,并產(chǎn)生二次孿晶:這一系列復(fù)雜的變形終使得基面的取向偏離板材的法向,形成基面織構(gòu)的雙峰特征。冷軋織構(gòu)退火后分布規(guī)律沒有太大變化,僅強(qiáng)度有所下降。
鎂合金軋制是大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)鎂合金材料的重要手段,長期以來,由于鎂合金板材變形性能不好,限制了鎂合金板材的應(yīng)用。通過對不同軋制方法的研究,有助于找到控制板材組織及織構(gòu)的有效方法,使其既能得到細(xì)化組織產(chǎn)生超塑性,又能降低織構(gòu)強(qiáng)度使各方向性能更加平均。從而大大的改善板材的變形性能,使鎂合金板材得到更加廣泛的應(yīng)用。
通過軋制、擠壓等加工方式可以消除鎂合金的鑄造缺陷并顯著細(xì)化晶粒等,使其具有更高的力學(xué)性能。與在室溫軋制相比,低溫軋制(-196℃)的純鈦、純銅、純鋁等板材可形成超細(xì)晶結(jié)構(gòu),使其具有的強(qiáng)度和延展性。然而,迄今為止,對鎂合金低溫軋制的相關(guān)研究仍然較少,并且尚未深入研究鎂合金室溫軋制和低溫軋制的顯微組織差異。