高强度镁合金的热成型研究(3)
镁合金具有的很多其他材料无可取代的优点，使得它成为近些年来研究的热点。
（二）镁合金的分类
一般地，镁合金有三种分类方法：按化学成分的种类及含量、按合金中是否含有Zr元素以及按成形工艺特点进行分类。
按照化学成分的种类，镁合金分为二元合金、三元合金和多元合金，一般根据主要合金元素，可将镁合金分成不同系列，如Mg-Al系、Mg-Zn系、Mg-Al-Zn系、Mg-Mn系等。
按照合金中是否含有Zr元素，镁合金可分为两大类，即不含锆元素的镁合金和含锆元素的镁合金。其中，不含锆元素的镁合金主要有Mg-Zn系、Mg-Al系以及Mg-Mn系；而含锆元素的镁合金主要有Mg-Zn-Zr系、Mg-Th-Zr系、Mg-Ag-Zr系及Mg-RE-Zr系。
另外，稀土元素的添加对于改善镁合金的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能等研究已受到重视，根据添加稀土元素种类的不同，镁合金的种类和名称会有所区别。
按照成形工艺特点，那么镁合金可以分为两大类：铸造镁合金与变形镁合金。
1.1.2镁合金的强化机制
（一）固溶强化
固溶时溶质原子进入基体的晶格中，由于溶质原子与基体原子的原子半径有差异，使得晶格产生了畸变，从而使合金得到强化。当溶质和基体原子半径差大于15%时，就不能形成浓度较大的固溶体。镁的原子半径为1.6Å，符合上述半径规则的元素有很多，而电子价相同，晶体结构相同的元素相互之间的固溶度较大，所以对镁来说，符合条件的元素只有Cd 和Zn。并且低价金属容易使高价金属固溶，这是由于额外的电子的加入提高了两种金属之间的结合能和晶体结构的稳定性。然而随着溶质电子价的升高，合金元素会倾向于与电负性很强的镁形成第二相或化合物相，而不是形成固溶体。
（二）沉淀强化
如果合金元素在基体中的固溶度会随温度的降低而降低，沉淀强化就成为另一种强化方式。产生强化的机制是生成的析出相会阻碍位错运动和滑移，从而提高了屈服强度。析出相本身并不能决定强化的效果，析出相的大小、形状、分布以及析出相与基体之间界面的结合强度也是影响沉淀强化的关键因素。总的来说，弥散且不易长大的、与基体共格的析出相强化效果较好。许多合金元素在镁中的固溶度随温度的降低而降低，但由于镁的原子半径较大，通常条件下不能满足析出相与基体界面共格的要求，而是形成与镁基体非共格的、较复杂的析出相，在高温下这些析出相很容易长大和软化。
（三）细晶强化
晶界是滑移传递的障碍，晶界前方的应力集中使得更多的滑移系被激活，从而使合金的整体变形更加均匀，带来合金强度和韧性的提高。合金的屈服应力与晶粒尺寸的关系可用Hall-Petch关系来表示：
σ0.2=σ0+k•d-1/2
式中
σ为材料的屈服强度；
σ0为单晶体的屈服强度；
k为Petch斜率；
d为晶粒直径。
与铝合金相比，镁合金的细晶强化效果更加明显，因为常用镁合金的k值为280-320MPa•μm-1/2 ，而铝的k值仅为68MPa•μm-1/2，因此在细晶效果相同时，镁合金强化的效果更明显。而当镁合金中的细晶粒(晶粒尺寸≤10µm)达到一定比例时，合金就表现出超塑性。
1.1.3 镁合金的发展和研究现状
1.2 镁合金的热成型
1.2.1 镁合金的塑性变形机制
镁及镁合金均为密排吹冰方晶体结构，在室温下仅有一个滑移面，即基面(0001)，同时，滑移面上的三个密排方向[11-20]、[-12-10]以及[2-1-10]与滑移面组合成滑移系，即密排吹冰方晶体在室温条件下仅有3个滑移系，因此，其塑性明显低于面心立方和体心立方晶体的塑性。影响多晶体镁合金塑性变形能力的因素主要有晶粒大小、变形温度、加载形式（压缩或拉伸）以及变形速率。而镁合金塑性变形机制主要包含：滑移、孪生和晶界滑移[12]。