高强度镁合金的热成型研究(2)
2 铸态材料的固溶工艺研究 15
2.1 固溶处理对AZ61M微观组织的影响 15
2.2 固溶处理对AZ61M镁合金力学性能的影响 17
3 Deform-3D模拟研究 19
3.1 Deform-3D模拟前处理 19
3.2 Deform-3D模拟后处理 22
4 多向锻造研究 31
4.1 多向锻造对AZ61M镁合金微观组织的影响 32
4.2 多向锻造对AZ61M镁合金力学性能的影响 33
5 不足和展望 35
5.1 实验过程中与模拟过程中载荷-行程曲线的比较 35
5.2 实验结束后坯料尺寸与模拟结果的比较 35
5.3 多向锻造实验的展望 36
结 论 36
致 谢 37
参考文献 37
1 绪论
1.1 镁合金及其研究现状
1.1.1 镁及镁合金的特点与分类
（一）镁及镁合金的特点
镁是第12号元素，相对原子质量为24.305，是碱土金属中最轻的结构金属。镁在地壳中含量约为2.5%，是第八个含量最丰富的元素。镁的化合物含量非常丰富,有的呈固体沉积物，也有的存在于地表水溶液中，而绝大部分镁储存在海洋里，海洋里的镁含量为0.13 %，供应无限且含量均匀，可用高标准化的方法提取，海水是现今镁的主要来源。目前公认的具有最大镁矿储量的前八个国家分别是俄罗斯、中国、澳大利亚、波兰、美国、希腊、印度和加拿大[1]。因此，镁合金未来的发展将是无可替代的选择。
金属镁为银白色金属，具有密排吹冰方的晶格结构，25℃下其晶格常数为a=0.3202nm,c=0.5199nm;晶胞的轴比c/a=1.6235，与理想的密排值1.633非常接近。镁的主要物理性能是比重小,比热和膨胀系数较大，超过铁的一倍,也比铝高[2]。纯镁的主要物理性质见表1。
表1.1 纯镁的基本物理参数
Table1.1 The basic physical parameters of pure magnesium
室温下密度/g•cm-3 熔点/K 沸点/K 熔化热/kJ•mol-1 汽化热/kJ•mol-1 比热容/J•mol-1•K-1
1.738 923 1363 8.48 128 24.869
原子半径/pm 热导率/W•m-1•K-1 室温下膨胀系数/μm•m-1•K-1 杨氏模量/GPa 剪切模量/GPa 泊松比
160 156 24.8 45 17 0.29
镁合金的最突出特性是密度较小，为1.74g/cm3，仅为铝合金的2/3，钢铁的1/4，而在刚性相同的条件下，所需要的镁的质量仅为钢铁的l/2。镁与铜、锰、铝、锡、钛、铍等金属元素形成的多种合金(含镁量约80 %) ，材料密度只有1. 8 g/cm3左右，但其硬度和强度都较高[2]。镁合金的抗冲击性能是塑料的20倍。同时，镁合金具有高的比刚度和比强度，尺寸稳定性高，减震性能好，机加工方便，且易于回收利用，具有环保特性。这些特性都表明了镁在减小质量方面具有巨大潜力。
镁合金的传热和膨胀系数较大，弹性模量在常用的金属中较低的[1]。镁有相当高的导热性与导电性，并有优良的尺寸稳定性与良好的能量吸收性能，是制造抗震零件的优良材料。镁是金属中最易加工、加工成本最低的金属，用廉价的切削工具就可以有效控制尺寸公差，保证零件的精度[2]。镁合金还具有良好的成形性能和挤压性能，焊接性能也很优异，并且由于镁合金的热疲劳性能好于铝合金，因此镁合金压铸件的使用寿命要比铝合金压铸件长。由于镁合金是非磁性屏蔽材料, 电磁屏蔽性能好, 抗电磁波干扰能力强, 可用于手机等通讯产品。镁合金加工成型性好，外观质感好，可制作照相机、笔记本电脑、手机等外壳[3]。