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(shí)際利用并不令人滿意。鎂合金在室溫下強(qiáng)度低,塑性差,直接限制了其大規(guī)模工業(yè)利用。實(shí)現(xiàn)商用鎂合金的強(qiáng)度-延展性協(xié)同作用對(duì)于制造鎂合金承重部件具有重要意義。近年來,可以使用嚴(yán)重的塑性變形(SPD)工藝來獲得超細(xì)或細(xì)晶粒結(jié)構(gòu),從而提高金屬的強(qiáng)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(xì)晶粒尺寸金屬實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)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(qiáng)度(YS)、極限抗拉強(qiáng)度(UTS)和失效伸長率(EF)顯著增強(qiáng)。在SPD方法中,MDF工藝可以開發(fā)大尺寸鋼坯,同時(shí)具有成本低,操作簡單的優(yōu)點(diǎn)。
在鎂鑄件的生產(chǎn)中,AZ91由于其強(qiáng)度高、延伸率適中,常用于結(jié)構(gòu)件和蓋板。對(duì)于那些提供耐撞性的擠壓區(qū)部件,AM50和AM60更為常見,因?yàn)樗鼈兊纳扉L率為10-15%,這是能量吸收的關(guān)鍵屬性。所有這些合金都很容易獲得。它們以原生鎂的形式生產(chǎn)(主要通過低成本的Pidgeon工藝)或通過回收供應(yīng)。
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(gè)重大障礙。低剛度材料需要更大的橫截面才能達(dá)到相同的性能。這通常會(huì)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(jì),例如車輪或汽車中控臺(tái)下方的U 形內(nèi)部結(jié)構(gòu)。