文献综述
1.镁合金研究现状及发展趋势
作为目前可应用的最轻的金属结构材料,镁合金具有较高的比强度、比刚度,优良的阻尼减震性和电磁屏蔽性,被誉为“21世纪的绿色工程材料”。将镁合金应用在航空航天和汽车上,可实现交通工具的轻量化,达到节能降耗的目的。但由于其具有密排六方的晶体结构,室温下难以发生塑性变形,高温下又易发生晶粒粗大和表面氧化[1]。当前的镁合金产品以铸件,特别是压铸件居多,塑性加工产品极少[2]。而且铸件的力学性能较差、易产生缺陷,而变形镁合金组织细小均匀、综合力学性能好[3]。镁合金延展性等综合性能低,制约了它的广泛应用,因此改善镁合金的综合性能十分重要。深冷处理是改善合金性能简单而有效的方法,它能够提升工件的硬度及强度,保证工件的尺寸精度,提高工件的耐磨性,提高工件的冲击韧性,改善工件内应力分布,提高疲劳强度,提高工件的耐腐蚀性能等[4-5]。
2.国外发展现状
近年来,北美、欧洲和日本等发达国家相继加大了对镁合金开发与应用研究的投入。镁合金应用和研究重点开始从宇航和兵工等领域扩展到民用高附加值产业(如汽车、电脑、通信和家电等)。围绕镁合金材料的开发,争夺国际商业市场的竞争日趋激烈[6]。
目前,世界各国正在加大镁及镁合金的生产。镁合金在电子器件中应用的增长就更快,日本松下、NEC、SONY以及欧洲、美国、台湾等著名公司已经用镁合金制造便携式电脑、手提电话、摄录像机壳体,显示出了极强的竟争力。但是镁合金还是具有一定的缺陷,需要经过深冷处理进行性能的改善。金属深冷处理起源于一百多年的瑞士,当时人们发现经过冰雪冷藏的工具可以使用更长时间,瑞士军刀、钟表、吉列刀片都是当时这种工艺的受益者。20世纪60年代开始,美国、苏联、日本等国家开始对金属深冷技术的研究,大量的试验发现深冷处理有效的延长了工具的寿命。二十世纪80年代,美国的若干个专业化深冷公司,如3xistrumentsToling、Material Improvement和Ame cry等,分别对刀具、磨具、齿轮、特殊弹簧、硬质合金、高速钢、钴基合金进行了冷处理,实验结果表明,深冷处理对于上述材料零件的使用寿命有显著的作用,可以提高5~10倍不等。目前,特别是美国、日本、英国、俄罗斯等国家都在积极地开展这方面的研究,并把这一技术应用到很多领域中对材料进行处理,如航空航天、精密仪器仪表、摩擦偶件、工具、模具和量具、纺织机械零件、汽车工业和军事科学领域,取得了很大的经济效益[7-12]。
3.国内发展现状
我国目前在镁工业方面拥有三项“世界冠军”。第一是镁资源大国,储量居世界首位;第二是原镁生产大国;第三是出口大国。尽管如此,我国的镁工业还存在着不少问题,主要表现在:1)原镁生产技术比较落后,质量不够稳定;2)出口产品绝大多数是廉价的纯镁锭,镁合金出口比重只有15%左右;3)原创性的研究成果缺乏,目前出口的所有镁合金锭几乎全部按照国外的牌号生产,而且在镁合金产品加工中的关键技术和装备大部分依靠进口[13]。
王利鹏, 葛君超[14]指出:中国镁合金产品的生产和应用现状是,镁合金的优势已经被许多企业所认识,在汽车、摩托车和3C产业中镁合金已经开始获得应用,用户包括如上汽、一汽、二汽、奇瑞、隆鑫、海尔等,例如,一汽铸造有限公司AM50镁合金方向盘骨架;镁合金压铸迅速增长,台湾、香港和大陆投资的镁压铸厂分布在几乎全国各地,各种压铸机数量超过50台,变形镁合金加工开始起步。
李岩, 吴志生, 刘翠荣,等人[15]说到:深冷处理技术是20世纪60年代在普通冷处理(- 100~0℃)的基础上发展起来的一门新技术,是在- 130℃以下对材料进行处理的一种方法,是最新的材料强韧化处理工艺之一。深冷处理可有效提高钢铁材料、非铁金属及复合材料的力学性能和使用寿命,稳定尺寸,改善均匀性,减小变形,而且操作简便,不破坏工件,无污染,成本低,具有积极的应用前景和发展空间。
