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镁合金应该是工程应用中轻的结构金属材料,但目前它们在重要领域的实际利用并不令人满意。镁合金在室温下强度低,塑性差,直接限制了其大规模工业利用。实现商用镁合金的强度-延展性协同作用对于制造镁合金承重部件具有重要意义。近年来,可以使用严重的塑性变形(SPD)工艺来获得超细或细晶粒结构,从而提高金属的强度。Koch提到通过高压扭转(HPT)工艺和等通道角压(ECAP)工艺生产的超细晶粒尺寸金属实现了高强度。研究显示,在Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金经过6次多向锻造(MDF)后,平均晶粒尺寸从200 μm减小到5.1 μm,屈服强度(YS)、极限抗拉强度(UTS)和失效伸长率(EF)显著增强。在SPD方法中,MDF工艺可以开发大尺寸钢坯,同时具有成本低,操作简单的优点。
镁的弹性模量(刚度)均为45 吉帕(GPa)。相比之下,铝为69 GPa,钢为190-210GPa。许多部件的刚度有限,这是镁需要克服的一个重大障碍。低刚度材料需要更大的横截面才能达到相同的性能。这通常会导致成本增加和部件尺寸变大,从而使部件难以安装在车辆内的允许空间(称为封装空间)中。组件成功案例是刚度来自组件固有几何形状的设计,例如车轮或汽车中控台下方的U 形内部结构。
锻造镁合金轮毂市场拓展进展很大,改装市场已经初具规模,车市场也已经实现选配。在汽车上应用的中大型镁合金零部件有仪表盘支架、座椅支架、中控支架、显示屏支架等,目前中大型镁合金零部件在汽车领域的覆盖率还较低,随着越来越多有设计能力的公司介入,产品价格降到合理价位,在汽车领域的渗透率将大幅提升。
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