变面轧制AZ31镁合金组织性能演化(2)
结 论 20
致 谢 21
参 考 文 献 22
1 绪论
1.1 引言
金属镁(Mg)及其合金是目前为止在工程应用中最轻的一种结构功能材料。在元素周期表里，镁原子序数是12，属于ⅡA族碱金属。正常情况下镁合金比铝合金要轻30%～50%，而要轻于钢铁70%以上，在工程中使用可以很大程度上减轻结构件的质量。而且， 镁合金具有高比强度和高比刚度，尺寸稳定性较高，阻尼减震性好，机械加工性能好。且耐腐蚀性能和抗电磁干扰性能强，十分易于回收利用，具有很强的坏境保护特性[1]。镁合金的力学性能还非常优良， 特别适用于轻质结构件，但是由于材料本身的一些特征以及缺陷限制了镁合金的应用。随着环境要求日益提高以及科技发展，镁合金，被称作21世纪的“绿色工程材料”，应用前景非常可观。
1.2镁合金的分类和发展
1.2.1镁合金的分类
镁合金按成形工艺可分为铸造镁合金（Casting magnesium alloys）以及变形镁合金(Wrought magnesium alloys)，两者不仅在成分上存在很大差异，而且在组织性能上也有很大的区别。变形镁合金的强度与塑性往往都要高于铸造镁合金[2]，然而，就目前的使用量而言，变形镁合金的使用量却远远低于铸造镁合金，同时，对变形镁合金的研究也少于铸造镁合金。按含主要元素的种类，变形镁合金可分为以下合金系：Mg-Mn系，如M1A；Mg-Al-Zn系，如AZ31、AZ61、AZ80；Mg-Al-Mn系、Mg-Zr系、Mg-Zn-Zr系、Mg-Re-Zr系。
1.2.2 镁合金的发展及应用
随着人类科技文明的不断进步，对于资源能源的消耗也日益增加。21世纪以来，资源和环境已经成为了制约我们可持续发展的首要问题。随着金属材料消耗量的增加，有些金属材料（如铁、铝、铜等）的持续使用不过百年，甚至只有几十年[3]。（而镁是地球上储量最丰富的元素之一，地壳中镁含量为2.3%，其丰度居第八位。除此以外，镁在盐湖和海洋中含量也十分可观，如海水中镁含量达到2.1×1015t [4]。然而，作为目前可应用的最轻质的结构材料，镁合金的应用却远远不如铁、铜、铝等成熟。
虽然镁元素从被人们发现到现在已经有两百多年的历史，但镁工业的发展速度却比较缓慢。第一个确认镁是一种元素的是Joseph Black，后来Humphry Davy通过电解氧化镁得到了纯净但非常少量的金属镁。直到1828年，法国科学家Antoine-Alexandre-Brutus Bussy使用金属钾把镁从熔融状态的氧化镁中置换出来并开始研究它的特性。1886年，德国以Bunsen R 1852年开发的电解槽为基础，建立起了首个工业性电解镁场。直到20世界60年代以来镁合金才逐渐应用于汽车和交通领域，而真正作为工程材料则是在20世界80年代以后了。我国是世界上的产镁大国，菱镁矿资源总量居世界首位。21世纪以来，我国的镁出口量占世界镁市场总需求量的40%以上。然后，尽管是出口大国，我国对于镁合金及其加工技术的研究、应用却仍处于起步阶段。镁合金在汽车工业方面的应用也仅限于上海大众、一汽、东风等少数厂家，而且用量也不多，远远落后于西方工业发达的国家。所以，我国应该在镁合金的加工运用方面进一步投入人力物力和研究力度进而缩小与西方发达国家之间的差距[5]。
由于镁合金较高的使用性能，所以在以下几个领域中取得了极大的发展和应用，包括：
（1）镁合金在航空领域的应用
镁合金由于其密度小、刚性好、强韧性好，而且能够有效减轻重量，因而很早就被应用于航空领域，尤其是Mg-Li合金，具有高强度、塑性和韧性，因而被认为是航空航天领域最有前途的材料。