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哈尔滨理工大学《JAC》: 镁合金挤压成形技术研究进展!

 材料科学网 2023-08-27 发布于江西

镁合金作为最轻的金属结构材料,与多数工程塑料相当,具有比强度和比刚度高、电磁屏蔽性好、易回收等诸多优异性能,是深空探测、大运载、轨道交通、武器装备等领域构件实现轻量化及节能减排的理想首选。镁合金是继铝合金和钢之后发展迅速的第三种金属材料,被誉为“21世纪的绿色工程材料。传统镁合金成型多采用铸造工艺,而铸件材质不够致密、承载能力及制品性能存在不足之处。比较而言,变形镁合金组织更细密及均匀些,具有更优异的综合性能。但由于塑性差、成本高、制备及加工技术相对落后,以致变形镁合金的用量仍远逊于钢铁及铝合金。国际镁协会(IMA)分析、开发与应用镁合金的三个阶段中,长期目标就是开发变形镁合金的制备新方法和成形新工艺。

挤压成形时金属处于强烈的三向压应力状态,能充分发挥其塑性,可显著细化晶粒组织并提高其力学性能。因此,特别适于低塑性镁合金的制备及加工成形。近些年,在镁合金研究热潮的持续激励和挤压成形技术快速发展的驱动下,围绕模具及坯料结构的设计、加载模式的变换、合金成分的优化、制品功能及应用的丰富等方面的研究报道也呈激增趋势,镁合金挤压成形新方法及新技术不断涌现,并得到推广。

基于此,哈尔滨理工大学李峰教授团队通过回顾了近年来镁合金挤压成形技术的研究历程及现状并进行了归纳梳理,并对未来发展方向进行了展望。相关论文以题为“Recent research and advances in extrusion forming of magnesium alloys: A review”发表在Journal of Alloys and Compounds上。

论文链接:

https://www./science/article/abs/pii/S092583882301383X

1 常规挤压和梯形挤压原理示意图:(a)传统挤压 (b)梯度挤压

2 非对称挤压原理示意图:(a)常规挤压(b)分流挤压(c)APE-45 (d)APE-60 (e)APE-90

3 连续变通道直接挤压法原理示意图

4 组合坯料挤压原理示意图

5 旋转反挤压原理示意图

6 交替挤压法原理示意图

7 AZ80TAZ711的高速挤压

8 复合板分流共挤原理示意图

9 固相再生挤压原理示意图

结论及展望

1. 综上可知,不断涌现的镁合金挤压成形新方法及新工艺,在破解长期存在的诸多瓶颈问题方面发挥了显著作用。随着相关理论基础的夯实和关键技术的渐熟,有望可进一步丰富及拓展现有高性能镁合金挤压成形技术的理论体系;

2. 发挥电、磁、超声和激光等特种能量场在降低复杂构件制造难度、提高成形精度、优化材料微观组织、抑制成形缺陷产生、改善综合力学性能等方面的优势,能场辅助镁合金挤压成形也是极具潜力的发展方向之一;

3. 如何打破传统挤压成形技术及工装设计的思想禁锢,激发合金成分优化设计、特种模具结构开发及加载作用模式多样化等对塑形、增性以及协同调控的潜能,仍是推动镁合金挤压成形技术的快速纵深发展与拓展应用的强心剂

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