變形鎂合金AZ31B，具有較高的抗振能力和吸熱性能，因而是制造飛機(jī)輪轂的理想材料。鎂合金AZ31B在汽油、煤油和潤滑油中很穩(wěn)定，適于制造發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪機(jī)匣、油泵和油管，又因在旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的慣性力較小而被用來制造搖臂，艙門和舵面等活動(dòng)零件。民用機(jī)和飛機(jī)、尤其是轟炸機(jī)廣泛使用鎂合金制品。的美國B-52轟炸機(jī)的機(jī)身部分就使用了鎂合金板材635公斤，擠壓件90公斤，鑄件超過200公斤。鎂合金也用于導(dǎo)彈和衛(wèi)星上的一些部件，如中國“”地空導(dǎo)彈的儀表艙、尾艙和發(fā)動(dòng)機(jī)支架等都使用了鎂合金。
AZ31B鎂合金在汽車上的應(yīng)用也很廣泛。如離合器殼體、閥蓋、變速箱體氣缸蓋、空調(diào)機(jī)外殼等。方向盤、轉(zhuǎn)向支架、剎車支架等。為了在汽車受到撞擊后提高吸收沖擊力和輕量化，在方向盤和坐椅上使用鎂合金。根據(jù)有關(guān)研究,汽車所用燃料的60%是消耗于汽車自重,汽車自重每減輕10%,其燃油效率可提高5%以上;汽車自重每降低100 kg,每百公里油耗可減少0.7 L左右,每節(jié)約1 L燃料可減少CO2排放2.5 g，年排放量減少30%以上。所以減輕汽車重量對(duì)環(huán)境和能源的影響非常大，汽車的輕量化成必然趨

鎂合金是實(shí)際應(yīng)用中質(zhì)量輕的金屬結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)，鎂合金具有比強(qiáng)度和比剛度高、彈性模量大、生物相容性好、導(dǎo)熱導(dǎo)電性好、電磁屏蔽能力強(qiáng)和阻尼減震性能好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、軍工、裝備制造和3C電子等領(lǐng)域，被譽(yù)為“二十一世紀(jì)具發(fā)展前景的綠色工程材料”。

鎂合金具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度高、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能好、無磁性、屏蔽性好和等特點(diǎn),同時(shí)也具有易于回收、可再生利用和環(huán)境友好等性能,因而鎂合金材料被譽(yù)為“21世紀(jì)的綠色結(jié)構(gòu)材料”,在軍工、航空航天、交通工具、機(jī)械電子及3C電子產(chǎn)品等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[1].

按照加工方法,鎂合金可以分為鑄造鎂合金和變形鎂合金.鑄造鎂合金與變形鎂合金相比,其制備技術(shù)相對(duì)成熟,但產(chǎn)品力學(xué)性能明顯比變形鎂合金差,產(chǎn)品尺寸、形狀存在一定的限制,且容易產(chǎn)生組織缺陷,導(dǎo)致應(yīng)用范圍受到很大的限制.因此,變形鎂合金的研究和生產(chǎn)已經(jīng)成為鎂工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向.

近年來,鎂合金板帶材的生產(chǎn)和研究成為鎂合金行業(yè)主要的熱點(diǎn).但與常用的鋼鐵、銅、鋁等金屬相比,鎂合金板帶材在合號(hào)、生產(chǎn)技術(shù)、工業(yè)產(chǎn)量、市場(chǎng)應(yīng)用、研究開發(fā)和工藝數(shù)據(jù)等方面存在較大差距,還處于規(guī)模開發(fā)與市場(chǎng)應(yīng)用的初級(jí)階段[2].

制約鎂合金板材發(fā)展的因素很多,主要的是鎂的滑移系少,室溫塑性變形能力差,只有溫度升高到220 ℃以上時(shí),鎂合金才能獲得較好的變形能力.因此,鎂合金熱加工過程中往往需要進(jìn)行多次加熱.與擠壓件和鍛件生產(chǎn)相比,鎂板的軋制難度更大,主要體現(xiàn)在軋制過程中板材易產(chǎn)生裂紋、產(chǎn)品存在各向異性、道次壓下量小、生產(chǎn)效率低、成品率低等方面,但以軋制方式生產(chǎn)板材產(chǎn)品是鎂合金大規(guī)模開發(fā)和應(yīng)用的重要標(biāo)志.

鎂合金板材雖然生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜,但技術(shù)含量和附加值高,同時(shí)也是鎂合金大量應(yīng)用的重要方向和標(biāo)志.目前,鎂合金板材的生產(chǎn)主要有以下三種方法:鑄錠熱軋開坯法、擠壓開坯軋制法和雙輥鑄軋法.擠壓開坯法主要用于生產(chǎn)薄板,但板材的寬度受到限制.鑄軋法是低成本鎂合金板材生產(chǎn)工藝,但比鋁鑄軋難度要大得多,主要原因是分流困難,氧化夾雜難以控制,同時(shí)也存在合金元素偏析等問題,產(chǎn)品質(zhì)量不如軋制法,且目前還處于探索階段,不具備產(chǎn)業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的條件,要實(shí)現(xiàn)寬幅板材的鑄軋生產(chǎn)更是難上加難.鑄錠熱軋開坯法盡管是傳統(tǒng)的鎂合金板材生產(chǎn)方法,但優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)的規(guī)格多,不僅可以生產(chǎn)鎂合金厚板材,也可以進(jìn)一步軋制成薄板材,并且可以生產(chǎn)寬幅板材,而寬幅板材是鎂合金應(yīng)用具戰(zhàn)略意義的標(biāo)志.但用該方法進(jìn)行板材軋制的成品率低,生產(chǎn)成本高,價(jià)格因素成為限制該工藝生產(chǎn)鎂板帶材應(yīng)用的瓶頸之一

鎂合金板帶材3種生產(chǎn)工藝流程及其特點(diǎn):

(1) 雙輥鑄軋(或連鑄連軋)生產(chǎn)工藝:熔煉→合金化→凈化→分配器→鑄軋→后續(xù)軋機(jī)溫軋→剪切下料→矯直→精軋→精整→表面處理→成品包裝.該工藝的優(yōu)點(diǎn)是投資及生產(chǎn)成本低,生產(chǎn)工藝流程短,可低成本推廣鎂合金板帶產(chǎn)品;缺點(diǎn)是鎂合金板材成品寬度受到限制(一般在650 mm以下),產(chǎn)品組織性能不高、生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定、合金品種受限.適合于中小規(guī)模生產(chǎn),產(chǎn)品適合中低端市場(chǎng),以民用為主.

目前,利用該工藝生產(chǎn)的企業(yè)主要有山西聞喜銀光、福州華鎂、中鋁洛銅等公司.在鑄軋帶坯后續(xù)生產(chǎn)方面,仍采用塊式法溫冷軋.

(2) 錠坯+擠壓工藝+溫軋生產(chǎn)工藝:該生產(chǎn)工藝的主要特點(diǎn)相比于熱軋開坯來說,增加了擠壓工藝過程,這有利于消除合金的各向異性、提高鎂合金薄板帶材的沖壓性能.但因受設(shè)備與工藝的影響,其產(chǎn)品寬度受限(一般在600 mm以下),無法生產(chǎn)厚板材,生產(chǎn)成本較高且生產(chǎn)連續(xù)性不強(qiáng),適合中小規(guī)模尤其是小規(guī)格鎂合金薄板材的生產(chǎn).

利用該工藝生產(chǎn)的企業(yè)主要有洛陽華凌鎂業(yè)、山東華盛榮鎂業(yè)等公司.

(3) 鑄錠熱軋開坯生產(chǎn)工藝:熔煉→鑄造→銑面→均勻化→加熱→熱軋→剪切下料→加熱→溫軋→表面清洗→剪切下料→中間退火→精軋→成品退火→精整→表面處理→包裝入庫.該生產(chǎn)工藝的優(yōu)點(diǎn)是能夠生產(chǎn)出寬幅中厚板,組織性能較好,可以大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)幾乎所有品種的鎂合金,產(chǎn)品覆蓋高、中端市場(chǎng);缺點(diǎn)是生產(chǎn)流程長、投資和生產(chǎn)成本相對(duì)高,較難實(shí)現(xiàn)低成本鎂板材產(chǎn)品的推廣應(yīng)用,長規(guī)格鑄錠由于軋制設(shè)備的限制無法實(shí)現(xiàn)換向軋制,鎂合金板材尤其是薄規(guī)格沖壓產(chǎn)品各向異性比較明顯.

國內(nèi)利用鑄錠熱軋開坯塊式法生產(chǎn)鎂合金板材的公司早有東北輕合金廠(目前為中鋁東北輕合金有限責(zé)任公司)和洛陽銅加工廠(目前為中鋁洛陽銅業(yè)有限公司,簡稱中鋁洛銅),以及后來的洛陽華凌/鑫友鎂業(yè)公司、營口銀河鎂鋁合金有限公司、西部鈦業(yè)有限責(zé)任公司等.其中,中鋁洛銅在研發(fā)、工藝技術(shù)、合號(hào)開發(fā)、生產(chǎn)和市場(chǎng)供應(yīng)等方面都走在前列.截至目前,中鋁洛銅已向國內(nèi)外的航空航天及軍事領(lǐng)域、民用市場(chǎng)、生產(chǎn)教學(xué)等供應(yīng)了10 000 t左右的鎂合金板帶材.一直到上世紀(jì)末,國內(nèi)可生產(chǎn)鎂板帶的企業(yè)一家,為我國軍工與國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了貢獻(xiàn).