镁合金材料的应用及其加工成型技术分析

李荣慧

摘 要：本文在对镁合金材料的性能特征及应用优势分析基础上，对其在实际中的应用及其产品加工成型技术进行研究。

关键词：镁合金；加工成型技术；3C产品；车辆轻量化

镁合金作为一种最具有开发与应用发展价值的有色金属材料，它也是金属材料中最轻的一种，与其他金属材料相比具有较为突出的特征优势。值得注意的是，镁合金材料中金属镁是一种负电性很强的金属，具有耐腐蚀性较差的特点，并且镁合金材料在加工制造与作为产品使用过程中都存在一定的被氧化问题，对其作用优势的全面发挥及应用存在较大的局限性。随着金属冶炼技术与产品成型加工技术的不断发展提升，使镁合金材料在实际中的加工应用也得到不断的推广和发展，逐渐在航空航天以及汽车、电子信息等行业领域均得到广泛应用，并且其开发应用与发展前景越来越广阔。

1 镁合金材料的性能特征及其应用优势分析

镁合金材料以镁为基，属密排六方结构，滑移系较少，室温状态下，变形加工能力较差，产品的生产制造大部分采用热加工工艺。

镁合金材料具有密度小重量轻、高的比强度、弹性模量小、减震性能强、长期使用不易变形、抗电磁干扰性等特征优势。同时，它也是一种能回收利用的环保材料，且其废料的回收利用率达到85%以上[1]。在压铸生产中尺寸收缩变化较小，脱模性能良好，在实际加工与生产中应用十分广泛。

此外，与常见的黑色金属材料相比，镁合金材料的力学性能不及大部分黑色金属材料和铝合金，但是，镁合金材料的比强度达到180以上，约是铝合金材料的1.5倍，镁合金材料的比强度在金属材料中属于较高的一种。

镁合金最为突出的特点是密度小而质量轻（1.78g/cm?），导热性能好（62-72W·（m·K）-1），熔点低（651℃）。回复再结晶温度在180℃左右，在热成型方面，是一种节能绿色环保金属材料[2]。

2 镁合金材料的应用分析

镁合金材料在航空航天领域应用较多，随着金属提炼与加工技术的不断发展提升以及加工应用成本的不断降低，近年来，镁合金材料在车辆工程、3C电子产品、轻化工、冶金还原、国防军工等领域也得到了广泛的应用。

由于镁合金材料的重量轻且比强度较高，其在汽车制造中的应用，能够有效减轻汽车的整车重量，从而减少其行驶过程中的燃油消耗，环保与节能效果显著。据相关数据统计结果表明，每减轻100kg，油耗节约0.4L，由此可见，镁合金材料在汽车领域的应用所产生作用效益十分显著[3]。此外，镁合金材料的高比强度特征也能够较好的满足汽车的负荷要求，再加上其材料的铸造性与加工制造尺寸稳定性特点优势，在汽车制造领域的应用所产生的材料废品率较低，从而实现生产成本的有效降低。

镁合金材料的阻尼系数与铝合金、铸铁材料相比更为显著，因此其材料减震性能较好，在汽车制造中应用，通过镁合金材料加工制造的壳体、汽车座椅、轮毂等，能够有效减少汽车行驶产生的振动，提高其舒适性。

镁合金材料在3C电子产品中的广泛应用，体现了镁合金材料优越的性能特点。比如，镁合金材料的较好减震性能；同时镁合金材料具有优良热传导性能够有效改善计算机的散热问题。随着对镁合金材料性能特征及其应用优势认识的越来越全面，其在计算机制造中的应用也越来越广泛。有统计数据显示，镁合金材料在计算机制造中应用呈快速发展变化趋势，其应用比例早已达到30%以上。例如联想、华硕、华为等台式或笔记本计算机中都有对镁合金材料的应用实现，并且镁合金材料在计算机市场的应用需求不断提高。

此外，镁合金材料在手机、移动终端设备以及交通工具、电子电器产品等领域都有广泛应用。以手机和移动终端设备产品为例，镁合金材料的重量轻以及散热性能好、成型性好、抗电磁干扰性强等特征优势，使其在手机等移动产品与电子电器设备制造中也十分受欢迎，在激烈的市场竞争环境下，手机产品更加注重轻、薄、短、小等特点，再加上其抗震性与抗磨损性要求，使得具备同样突出特征和优势的镁合金材料在其产品加工制造中更能满足其性能要求，因此，镁合金材料进行手机等产品制造应用也就更加受欢迎。

3 镁合金材料加工成型主要技术分析

根据镁合金材料在各产品领域的加工应用实际情况，其材料加工成型技术类型主要包含压铸成型、锻造成型与触变成型、焊接、半固态成型等多种技术手段。

首先，压铸成型技术是制造镁合金产品的一项重要技术，并且镁合金压铸成型技术在国外（以欧美国家为主）具有较大的规模和较为成熟的技术体系，将熔融金属压入模具中使其凝固成型，加工制作成相应的产品。根据压铸加工过程中的温度条件不同可以分为冷室压铸和热室压铸两种方法。其中，冷室压铸进行产品铸造加工中的压力较高，且模具较大，技术更为成熟，在厚壁及大铸件产品制造中应用更多；而热室压铸采用鹅颈管式自动给料，压铸制造过程中气体进入较少，其铸造加工的压力也比较小，铸造面积小，在薄壁与小铸件加工中应用较多，其技术也较为成熟。

其次，镁合金锻造加工成型技术的加工制造原理与铝合金基本相同，但是，由于镁合金材料在高温条件下的材料表面摩擦系数较大，且流动性较差、粘附力大等特点，充填较深的垂直模孔不易实现，而锻造后产品的内外圆角半径及厚度均比铝合金材料大。此外，镁合金材料加工成型中，表面涂装技术是为避免镁合金材料产品使用中氧化与腐蚀影响，同时为提高其产品美观性所采取的技术手段，比较常见的镁合金材料表面涂装技术包含化学处理涂装方法与阳极氧化法、喷漆涂装法、电镀法等。而镁合金材料加工的焊接技术则是针对镁的活性较强，需要通过较高的焊接技术进行材料拼装连接，需要注意的是，镁合金材料焊接技术原理与铝合金基本相似，但是，由于镁合金材料焊接中更容易产生气孔，因此，在焊接应用中需要对其裂纹的敏感性进行考虑，以合理进行焊接加工。

针对结构复杂的镁合金零件，无法开模的前提下，采用氩弧焊接技术来完成零件的加工。最后，镁合金半固态成型技术作为一种新兴加工成型技术，将镁合金材料进行加热至半固态，通过挤压加工成所需产品，该产品的力学性能高，尺寸公差小、位置精度高、表面光滑、质量稳定，废品率低。

4 结束语

虽然当前人们对镁合金材料在理论与实用性方面进行了大量的研究，但随着加工成型技术、工艺的不断发展，制造成本的降低，镁合金材料的开发潜力与发展前景仍然非常广阔。总之，对镁合金材料的应用及其加工成型技术研究，有利于促进其在实际中的推广应用，同时促进镁合金材料产品的加工制造技術水平提升，具有十分积极的作用和意义。

参考文献

[1]刘胜伟，杨冲，彭艳，等.基于晶体塑性理论镁合金塑性变形行为研究概述[J].功能材料，2018，49（10）：10043-10052.

[2]于建民，张治民，王强，等.含LPSO结构相稀土镁合金热扭转变形的动态再结晶[J].塑性工程学报，2018，11（33）：1-9.

[3]孙颖，王萍萍.不同热处理工艺对AZ80D镁合金板材低周疲劳性能的影响[J].现代工业经济和信息化，2018，8（13）：24-27.