鎂合金應(yīng)該是工程應(yīng)用中輕的結(jié)構(gòu)金屬材料，但目前它們在重要領(lǐng)域的實際利用并不令人滿意。鎂合金在室溫下強度低，塑性差，直接限制了其大規(guī)模工業(yè)利用。實現(xiàn)商用鎂合金的強度-延展性協(xié)同作用對于制造鎂合金承重部件具有重要意義。近年來，可以使用嚴重的塑性變形（SPD）工藝來獲得超細或細晶粒結(jié)構(gòu)，從而提高金屬的強度。Koch提到通過高壓扭轉(zhuǎn)（HPT）工藝和等通道角壓（ECAP）工藝生產(chǎn)的超細晶粒尺寸金屬實現(xiàn)了高強度。研究顯示，在Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金經(jīng)過6次多向鍛造（MDF）后，平均晶粒尺寸從200 μm減小到5.1 μm，屈服強度（YS）、極限抗拉強度（UTS）和失效伸長率（EF）顯著增強。在SPD方法中，MDF工藝可以開發(fā)大尺寸鋼坯，同時具有成本低，操作簡單的優(yōu)點。
大量研究集中在廣泛使用的AZ系列鎂合金的MDF工藝上，包括AZ80，AZ31，AZ61和AZ91合金。AZ80合金應(yīng)該是工業(yè)中常用的商用鎂合金之一。AZ80合金的開發(fā)成本低，因為沒有添加稀土（RE）元素。張金龍等人在400 °C下通過24次MDF制備了極限抗拉強度為333.8 MPa，失效伸長率為17.8%的AZ80合金塊，并表明由于鍛件之間的加熱，在MDF后期鍛造道次增加，微觀組織不會繼續(xù)細化。周小杰等在初始鍛造溫度為360 °C，累積應(yīng)變?yōu)?.8的情況下，用MDF制備了極限抗拉強度為388 MPa，失效伸長率為6.8%的AZ80合金。他們發(fā)現(xiàn)廣泛的動態(tài)降水加劇了隨后的老化效應(yīng)。迄今為止報道的大多數(shù)MDF工藝都是在高溫下進行的，因此可以實現(xiàn)更大的累積應(yīng)變。然而，對于商用鎂合金，如果不添加稀土元素，由于廣泛的動態(tài)再結(jié)晶（DRX）和動態(tài)恢復(fù)（DRV）等軟化機制，很難通過高溫MDF開發(fā)高強度樣品。一些學(xué)者提出了可以在室溫下通過MDF開發(fā)的商用鎂合金。Miura等研究了室溫下MDF對擠壓AZ80合金力學(xué)性能的影響，由于晶粒細化從20 μm到0.3 μm，MDF制備的 AZ80樣品的屈服強度達到530 MPa，極限抗拉強度達到650 MPa。但報告的屈服強度和極限抗拉強度是真實應(yīng)力，通常，鍛件的強度是使用工程應(yīng)力評估的。該過程只能通過一次鍛造過程中的非常小的應(yīng)變來實現(xiàn)，從而限制了其工業(yè)用途。此外，鎂合金由于其可鍛性差，在室溫下鍛造時容易開裂。
鎂合金鍛造的主要特點在于其變形溫度范圍較為狹窄，通常為70℃左右。通常情況下，在進行鍛造時需要使用更高的溫度，一般要將空白材料盡可能加熱到高溫度，以擴大鍛造溫度的范圍，這一過程一般在150℃以下完成。為了防止過熱，加熱均勻，需要在有強制空氣循環(huán)的電爐中加熱，以加速熱量傳遞，使爐內(nèi)溫度分布均勻，從而控制模鍛空白的加熱溫度。在±5℃范圍內(nèi)。另外，鎂合金在低速情況下表現(xiàn)出非常高的熱塑性。為了避免裂紋，好用液壓機鍛造，也可以用機械壓力機和螺旋壓力機鍛造，但不建議用錘模鍛造。
鎂壓鑄件的前景非常好。根據(jù)Ducker在2021年8月的報告，汽車中鎂鑄件的平均使用量將從2016年的每輛汽車3.6千克增加到2030年的每輛汽車11.5公斤。這里提到的壓鑄件以及車門內(nèi)件將構(gòu)成這一增長的大部分[3]。
目前鎂鍛件在汽車中的使用受到嚴重限制。鎂鍛件的主要用途是生產(chǎn)車輪。鎂似乎是車輪生產(chǎn)的天然材料，因為更輕的車輪有很多好處。重量輕的車輪確保小的滾動阻力、大的加速和制動效率以及佳的燃油經(jīng)濟性。目前，鍛造鎂合金輪轂可用于賽車，甚至被強制用于方程式賽車。然而，鎂合金車輪并不常用于任何街道車輛，尤其是那些在雪季撒鹽時需要在街道上行駛的車輛。
鎂的彈性模量（剛度）均為45 吉帕(GPa)。相比之下，鋁為69 GPa，鋼為190-210GPa。許多部件的剛度有限，這是鎂需要克服的一個重大障礙。低剛度材料需要更大的橫截面才能達到相同的性能。這通常會導(dǎo)致成本增加和部件尺寸變大，從而使部件難以安裝在車輛內(nèi)的允許空間（稱為封裝空間）中。組件成功案例是剛度來自組件固有幾何形狀的設(shè)計，例如車輪或汽車中控臺下方的U 形內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
航空航天器的發(fā)動機和動力系統(tǒng)工作在高溫環(huán)境下，因此材料需要具有良好的高溫穩(wěn)定性和抗氧化性。航空航天工業(yè)要求材料具有的耐磨性和疲勞壽命，以確保航空器和航天器的長期可靠運行。
鎂合金常用于飛機的機身結(jié)構(gòu)，如機身壁板、梁和框架等。由于鎂合金的輕質(zhì)化優(yōu)勢，它可以減輕飛機的整體重量，提高燃料效率和飛行性能。
它也被廣泛用于飛機的起落架系統(tǒng)。鎂合金具有的強度和耐腐蝕性，在起落架中可以承受高壓和沖擊載荷，同時也能應(yīng)對復(fù)雜的環(huán)境條件。
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