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    2 铸态材料的固溶工艺研究    15
    2.1 固溶处理对AZ61M微观组织的影响    15
    2.2 固溶处理对AZ61M镁合金力学性能的影响    17
    3 Deform-3D模拟研究    19
    3.1 Deform-3D模拟前处理    19
    3.2 Deform-3D模拟后处理    22
    4 多向锻造研究    31
    4.1 多向锻造对AZ61M镁合金微观组织的影响    32
    4.2 多向锻造对AZ61M镁合金力学性能的影响    33
    5 不足和展望    35
    5.1 实验过程中与模拟过程中载荷-行程曲线的比较    35
    5.2 实验结束后坯料尺寸与模拟结果的比较    35
    5.3 多向锻造实验的展望    36
    结 论    36
    致 谢    37
    参考文献    37
    1 绪论
    1.1 镁合金及其研究现状
    1.1.1 镁及镁合金的特点与分类
    (一)镁及镁合金的特点
    镁是第12号元素,相对原子质量为24.305,是碱土金属中最轻的结构金属。镁在地壳中含量约为2.5%,是第八个含量最丰富的元素。镁的化合物含量非常丰富,有的呈固体沉积物,也有的存在于地表水溶液中,而绝大部分镁储存在海洋里,海洋里的镁含量为0.13 %,供应无限且含量均匀,可用高标准化的方法提取,海水是现今镁的主要来源。目前公认的具有最大镁矿储量的前八个国家分别是俄罗斯、中国、澳大利亚、波兰、美国、希腊、印度和加拿大[1]。因此,镁合金未来的发展将是无可替代的选择。
    金属镁为银白色金属,具有密排751方的晶格结构,25℃下其晶格常数为a=0.3202nm,c=0.5199nm;晶胞的轴比c/a=1.6235,与理想的密排值1.633非常接近。镁的主要物理性能是比重小,比热和膨胀系数较大,超过铁的一倍,也比铝高[2]。纯镁的主要物理性质见表1。
    表1.1 纯镁的基本物理参数
    Table1.1 The basic physical parameters of pure magnesium
    室温下密度/g•cm-3    熔点/K    沸点/K    熔化热/kJ•mol-1    汽化热/kJ•mol-1    比热容/J•mol-1•K-1
    1.738    923    1363    8.48    128    24.869
    原子半径/pm    热导率/W•m-1•K-1    室温下膨胀系数/μm•m-1•K-1    杨氏模量/GPa    剪切模量/GPa    泊松比
    160    156    24.8    45    17    0.29
    镁合金的最突出特性是密度较小,为1.74g/cm3,仅为铝合金的2/3,钢铁的1/4,而在刚性相同的条件下,所需要的镁的质量仅为钢铁的l/2。镁与铜、锰、铝、锡、钛、铍等金属元素形成的多种合金(含镁量约80 %) ,材料密度只有1. 8 g/cm3左右,但其硬度和强度都较高[2]。镁合金的抗冲击性能是塑料的20倍。同时,镁合金具有高的比刚度和比强度,尺寸稳定性高,减震性能好,机加工方便,且易于回收利用,具有环保特性。这些特性都表明了镁在减小质量方面具有巨大潜力。
    镁合金的传热和膨胀系数较大,弹性模量在常用的金属中较低的[1]。镁有相当高的导热性与导电性,并有优良的尺寸稳定性与良好的能量吸收性能,是制造抗震零件的优良材料。镁是金属中最易加工、加工成本最低的金属,用廉价的切削工具就可以有效控制尺寸公差,保证零件的精度[2]。镁合金还具有良好的成形性能和挤压性能,焊接性能也很优异,并且由于镁合金的热疲劳性能好于铝合金,因此镁合金压铸件的使用寿命要比铝合金压铸件长。由于镁合金是非磁性屏蔽材料, 电磁屏蔽性能好, 抗电磁波干扰能力强, 可用于手机等通讯产品。镁合金加工成型性好,外观质感好,可制作照相机、笔记本电脑、手机等外壳[3]。
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