鎂合金是目前使用的最輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，其密度為1.74 g/cm3，僅相當(dāng)于鋁的 2/3，鋼的 1/4。同時(shí)鎂合金還具有比強(qiáng)度、比模量高、阻尼減振、電磁屏蔽、易于加工成形和容易回收等優(yōu)點(diǎn)。目前鎂合金已成為國(guó)防軍事、航空航天、汽車(chē)、電子通信等工業(yè)領(lǐng)域的重要材料。例如，使用鎂合金制造汽車(chē)零部件，不僅能夠減輕汽車(chē)自身質(zhì)量、降低油耗，而且有助于汽車(chē)減振，從而改善汽車(chē)的舒適性和安全性; 在國(guó)防軍工領(lǐng)域，降低結(jié)構(gòu)質(zhì)量意味著提高武器的射程和精度，也可以提高飛行器的機(jī)動(dòng)性能，還可以降低能量消耗。隨著我國(guó)大飛機(jī)、繞月、高速軌道交通、電動(dòng)汽車(chē)等大型工程項(xiàng)目的啟動(dòng)，必然對(duì)鎂合金有更大的期望，也提出了更高的要求。

　　然而，目前的鎂合金絕對(duì)力學(xué)性能仍然偏低。高強(qiáng)鎂合金的研制是當(dāng)前材料科學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

　　一.利用稀土提高鎂合金強(qiáng)度。在鎂合金中加入 Nd，能夠提高合金的高溫強(qiáng)度，并使鑄件組織致密。研究表明，Mg-4.4Zn-1.2Nd-0.35Zr 合金在低于 473 K 時(shí)有較高的抗拉強(qiáng)度，而 Mg-4.4Zn-2Nd-0.35Zr 合金在高于 523 K 時(shí)顯示出較高的抗拉強(qiáng)度。Gd 和 Y 具有良好的時(shí)效強(qiáng)化作用，添加 Gd 和 Y能夠明顯提高鎂合金的強(qiáng)度。將摩擦攪拌工藝引入 Mg-10Gd-3Y-0.5Zr 鎂合金鑄造，獲得了顯著的晶粒細(xì)化效果，最終獲得了 439 MPa 的高強(qiáng)鑄造鎂合金。用傳統(tǒng)的鑄造擠壓制備 Mg-10Gd -5.66Y-0.65Zr-1.6Zn合金，獲得抗拉強(qiáng)度為 542 MPa 的超高強(qiáng)鎂合金棒材。用傳統(tǒng)熱軋方法制備的Mg-12Gd-1.9Y-0.69Zr 合金和 Mg-17Gd-0.51Zr 合金，屈服強(qiáng)度都在 360 MPa 以上，抗拉強(qiáng)度都在 400 MPa 以上。

　　二.利用塑性變形提高鎂合金性能。傳統(tǒng)鑄造鎂合金組織都很粗大，力學(xué)性能較差。由于鎂合金是六方結(jié)構(gòu)，塑性變形能力較差，傳統(tǒng)的單一的塑性變形方法難以進(jìn)一步提高其力學(xué)性能。針對(duì)這一難點(diǎn)，采用大塑性變形技術(shù)，發(fā)揮其強(qiáng)烈的晶粒細(xì)化效果，可以直接將材料的內(nèi)部組織細(xì)化到亞微米乃至納米級(jí)。大塑性變形技術(shù)包括等通道轉(zhuǎn)角擠壓、累積疊軋等。采用大塑性變形制備的 Mg-Y-Zn 合金在 250℃時(shí)獲得抗拉強(qiáng)度為400 MPa，屈服強(qiáng)度為340 MPa，伸長(zhǎng)率達(dá)20% 的綜合力學(xué)性能。結(jié)合兩種或多種傳統(tǒng)塑性變形工藝應(yīng)用于鎂合金是改善鎂合金塑性變形能力，提高綜合力學(xué)性能的又一思路。比如，結(jié)合擠壓、冷軋和時(shí)效工藝研制出屈服強(qiáng)度為 445 MPa，抗拉強(qiáng)度為 482 MPa 的高強(qiáng) Mg-14Gd-0.5Zr 鎂合金薄板。中南大學(xué)結(jié)合鍛造和軋制工藝研制了一種高強(qiáng)耐熱 Mg-Gd-Y 系合金，利用多向鍛造開(kāi)坯，制備厚度為 30～80 mm 的厚板; 然后采取熱軋方法，將厚板軋制成 2～10 mm的薄板，最大總壓下量達(dá)到 90% 以上; 軋制后經(jīng)時(shí)效處理，室溫時(shí)合金抗拉強(qiáng)度≥475 MPa，屈服強(qiáng)度≥440MPa，伸長(zhǎng)率≥3% ; 250℃ 時(shí)抗拉強(qiáng)度≥330 MPa，伸長(zhǎng)率≥12%。這種制備方法擴(kuò)大了鎂合金的應(yīng)用范圍，特別是能夠滿(mǎn)足航空航天工業(yè)上的應(yīng)用。

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