近年来对轻质材料的需求越来越大，镁合金作为结构材料由于具有比重小、比强度和比刚度高、导热和导电性好、切削加工性好、优良的阻尼性和电磁屏蔽性、易于加工成形和回收等优点，因此广泛应用于汽车、电子、通讯等行业，被誉为"21世纪的绿色工程材料”。
根据成形工艺的不同，镁合金材料主要分为铸造镁合金和变形镁合金。前者主要通过铸造获得镁合金产品。包括砂型铸造、永久铸造、熔模铸造、消失模铸造、压铸等。其中，压铸技术最为成熟，应用最为广泛。后者是通过变形生产各种尺寸的板、棒、管、型材和锻件。而且通过材料结构的控制和热处理工艺的应用，可以获得更高的强度、更好的延性和更好的力学性能，从而满足更多结构构件的需求。此外，镁合金半固态成形作为一种新的铸造技术，已经得到了广泛的研究和应用。
1铸造镁合金
它是铸造镁合金的主要成形方法，各种铸造方法包括砂型铸造、金属型铸造、熔模铸造、消失模铸造和压铸都可以用于镁合金成形。目前，90%以上的镁合金产品都是压铸的。
1.1压铸
压铸是镁合金最重要和应用最广泛的成形工艺。镁合金具有优良的压铸工艺性能:镁合金液体粘度低，流动性好，易于填充复杂型腔。1.0毫米至2.0毫米的壁厚可以容易地用镁合金制造。
毫米压铸，现在最小壁厚可以达到0.6毫米..镁合金压铸的铸造倾角为1.5度，而铝合金为2 ~ 3度。镁压铸件的尺寸精度比铝压铸件高50%。镁合金的熔点和结晶潜热比铝合金低，压铸时的模具侵蚀比铝合金小，不易粘模，所以其模具寿命比铝合金长2-mdash。四次。镁合金件的压铸周期比铝件短，因此生产效率比铝合金件可提高25%。镁合金铸件的可加工性优于铝合金铸件。镁合金铸件的切削速度比铝合金铸件高50%，加工能耗比铝合金铸件低50%。生产经验表明，由于生产效率高，镁合金零件在热室压铸的总成本低于铝合金零件在冷室压铸的总成本。
压铸镁合金按其成分可分为四个系列:AZ(Mg
& mdashAL & mdashZn)系列(AZ91)，AM(Mg & mdash；AL & mdashMn)系列(AM60，AM50)，AS(Mg-A1-Si系列(AS41，
AS21)、AE(Mg-AL-RE)系列(AEA2)。
AZ系列合金AZ91具有良好的铸造性能和最高的屈服强度，其压铸件广泛应用于汽车座椅、变速箱壳体等零部件。AM系列合金AM50和AM60具有较高的延伸率和韧性，用于车轮、车门等抗冲击负荷能力和安全性要求较高的地方。AS系列镁合金AS41、AS21和AE系列AFA2是70年代发展起来的耐热压铸镁合金。
冷室和热室压铸方法广泛应用于镁合金压铸。一般薄壁铸件用热室压铸机，厚壁铸件用冷室压铸机。镁合金热室压铸机是国外应用最广泛的镁合金压铸专用设备，具有生产效率高、浇注温度低、铸造寿命长、易于实现熔体保护等特点。主要缺点是设备成本和维护成本高。
镁合金压铸时，冲压过程中合金液的高速湍流运动使型腔内的气体无法排出，会导致组织疏松，甚至铸件表面鼓包或变形。压铸工艺参数，如压力、速度、熔体温度、模具温度等。，对铸造性能有显著影响。许多新的压铸方法，包括true 空压铸、充氧压铸和挤压铸造，都在一定程度上克服了上述缺点，减少了铸件组织疏松、气孔等缺陷，提高了铸件的致密度。美国俄亥俄州的精密成型公司C.Rozak引进了镁合金的金属压缩成型技术(MCF)来压制整个铸件表面。它在压力下凝固，改善了显微组织，降低了晶粒度和气孔率，使铸件致密均匀，可用于生产性能要求高、形状复杂的铸件。
1.2熔模铸造
熔模铸造是目前世界上较先进的铸造技术之一。原则上，熔模铸造适合于制备小体积和高精度的铸件。目前已用于生产铝合金甚至镍基高温合金。在镁合金铸件的开发过程中，有些工件结构复杂，有些零件壁厚很薄，对表面粗糙度和尺寸公差的要求比较严格，可以采用熔模铸造来生产。
熔模铸造具有不取模、无型芯、无分型面的特点，因此其尺寸精度和表面粗糙度与熔模铸造接近。此外，熔模铸造为铸件的结构设计提供了足够的自由度。原来由多个零件组装而成的部件，可以通过分块成型，然后粘接成一个整体来整体铸造，这样就可以经济地生产出很多复杂的零件。然而，熔模铸造设备的投资和单位铸造成本高，并且工件尺寸有限。此外，熔模铸造材料和粘结材料的镁与氧化物陶瓷之间存在高活性反应，这极大地限制了其应用。生产镁合金薄壁零件时，需要预热模具以填充薄壁零件。但过高的预热温度和浇注温度会促进镁合金与模具的反应。研究表明，当模具预热温度较低时，ZrO2是一种有前途的模具材料。
1.3工程总承包
消失模铸造是一种几乎无余量、精密成型的铸造新技术。它有许多优点，如型砂不需要粘结剂，铸造落砂和砂处理系统非常简单，易于实现清洁生产；铸件没有分型面和拔模斜度，可以使铸件的结构较高；装配时间减少，铸造成本可降低10% & mdash；30%等等。
初步研究表明，镁合金的特性非常适合消失模铸造工艺，因为镁合金的消失模铸造工艺除了具有上述特性外，还具有以下独特的优点:①在浇注温度下，镁合金泡沫模样的分解产物主要是烃类、苯和苯乙烯等气溶胶物质，对反造型过程中易氧化的液态镁合金具有天然的保护作用；②采用干砂负压造型，可以避免镁合金液与型砂中的水接触，以及由此造成的铸造缺陷；③与目前常用的镁合金压铸工艺相比，其投资成本大大降低，干砂的良好退让性降低了镁合金在凝固收缩过程中的热裂倾向；金属缓慢而稳定的充型速度避免了气体的卷入，使铸件的机械性能可以通过热处理得到进一步提高。因此，镁合金消失模铸造具有广阔的应用前景。
镁合金凝固的特点和化学性质使得镁合金在消失模铸造中产生许多问题，特别是浇注不充分和氧化燃烧。由于镁合金的密度和比热容较低，气化泡沫模样所需的热量来自于高温液态镁合金的潜热，阻碍了充型。而且镁合金的结晶温度范围宽，所以消失模铸造充型时金属液的压头效应小，容易过早停止流动，导致浇注不充分。镁合金的化学反应可以通过使用应用于镁合金砂型铸造工业的阻燃剂和具有高L-gap比的模样涂料来控制，并且可以使用受控的气氛来防止铸造过程中的氧化和燃烧。另外，高密度泡沫模样吸收更多的热量，产生更多的液态和气态产物，降低了镁合金的填充性。而泡沫模样在浇注过程中产生的还原性气氛减少甚至阻止了镁合金的氧化燃烧，保证了镁合金在加工成型过程中的安全性，也有利于保证镁合金熔体的洁净度和高质量。
2锻造镁合金
变形镁合金不同于铸造镁合金的液态成形，而是在300℃-mdash时成形；挤压、轧制和500℃锻造，用于固体成型。与铸造镁合金相比，变形镁合金具有更高的强度、更好的延展性、更好的力学性能和更低的生产成本，因为它消除了铸造组织的缺陷并细化了晶粒。
2.1塑性变形
在变形镁合金中，常用的合金系是Mg-mdash；Al & mdash锌系和镁-mdash；Zn & mdashZr系统。Mg & mdashAl & mdash锌基锻造合金& mdash& mdash属于中等强度、高塑性的变形材料，镁中铝的含量为0-mdash；8%，典型的合金是AZ31、AZ61和AZ81合金，由于Mg & mdash铝合金具有良好的强度和塑性综合性能，且价格低廉，是最常用的合金体系。Mg & mdashZn & mdashZr基合金一般是高强度材料，变形能力不如Mg-mdash；铝合金一般采用挤压工艺生产，典型的合金是ZK60合金。Mg-mdash也是一种高强度锻造镁合金；Mn系列，其主要优点是优良的耐蚀性和焊接性，但铸造性能差，收缩率大，有热裂倾向，应用较少。此外，Nd、Th、Yb、Sc和Mn的加入能显著提高变形镁合金的耐蚀性。
目前镁合金的塑性成形工艺主要是锻造和挤压，少量是轧制，都需要热加工。因此，变形温度是一个重要参数，变形速率和应力状态也是重要的考虑因素。
1)锻造:镁合金的锻造性能取决于三个因素:凝固温度、变形速率和晶粒尺寸。为了保证良好的加工性能，必须采用具有延展性的AZ和AZ。
ZK镁合金坯或坯料。通过添加晶粒细化剂和合金元素，可以获得满意的晶粒尺寸。但铸态组织的晶粒度一般达不到锻造要求，因此必须先挤压铸锭以获得锻造所需的晶粒度，然后以高变速率锻造。如果镁合金在其固相线温度以下55℃内锻造，如果锻造温度太低，可能会形成裂纹。液压机和低速机械压力机是模锻的常用设备。
2)挤压:镁合金可以挤压成各种管材、棒材和型材。包括有凹角和暗槽的型材，大直径变截面厚度的薄壁管等难加工产品。挤压的材料是AZ和ZK镁合金，温度一般控制在300℃-mdash；40℃-40℃之间，具体温度的选择还与具体的合金牌号和挤压形状有关。因为镁在变形过程中会产生大量的热量，所以在挤压过程中必须充分冷却，否则合金温度可能会超过固相线温度而导致开裂。
3)轧制成型:铸造成平面形状、边缘为圆形的镁锭，可用于轧制厚板和薄板。一般镁合金厚板的厚度范围是11.0mm & mdash70mm，板材厚度为0.8mm & mdash10毫米.镁合金冷轧性能差。一般厚板可以直接在热轧机上生产，薄板一般采用冷轧和温轧生产。
镁合金热轧时，一方面需要保证铸态组织充分变形以达到改善组织的目的，因此需要有一定的变形量；此外，由于多晶镁合金中滑移系较少，晶粒难以宏观屈服，但容易在晶界产生较大的应力集中，合金容易发生沿晶断裂。发现第一次变形量控制在压下量S2的30%左右最为合适。镁合金板材通常在轧制后进行退火和热处理，处理后的组织再结晶。退火温度应选择在接近完全再结晶温度的范围内。
2.2超塑性变形
超塑性是指晶体材料在拉伸时产生的大应变。现有的研究结果表明，镁合金不仅在一定条件下具有较高的塑性，甚至出现明显的超塑性。当晶粒细化到一定程度(约10-mdash；6m)，镁合金可以获得相对的超塑性。一般超塑性主要发生在高温下(约0.7Tm，Tm是材料的熔点)，应变速率相对较低，在工业生产中受到限制。兰登提出了超塑性变形的两个必要条件:①局部颈缩受到限制；②空孔内部互连被抑制。目前采用高应变速率超塑成形和低温超塑成形来获得细晶。其中，等通道转角挤压是一种低温超塑性的方法，温度为200。
AZ91镁合金在100℃时的延伸率可达675% .
3半固态成形
半固态成形技术是将结晶过程控制在固态-& mdash；液相和两相的共存温度，并通过剧烈搅拌破坏枝晶结构，从而得到金属母液中悬浮有某种固体成分的固相& mdash液体？金属成形技术是通过混合浆料，然后采用压铸、模锻等成形工艺进行的。半固态加工是一种新型的先进加工方法。与传统液态铸造相比，具有成形温度低(镁合金可降低100℃左右)、模具寿命延长、生产条件和环境改善、晶粒细化、气孔和缩孔减少、组织致密性提高、铸件质量提高等优点。它被认为是21世纪最有前途的精密成形技术之一。根据工艺流程的不同，半固态成形通常分为流变铸造和触变铸造:流变铸造是在冷却过程中对熔融金属进行搅拌，使形成的固态枝晶破碎，形成具有一定固相分数的半固态金属浆料，然后将浆料注入压铸机或挤压机进行成形(俗称& ldquo一步法& rdquo);触变成形是指用连铸等方法制成半固态金属组织的铸锭，然后切割成所需长度，用二次加热装置重新加热至半固态，最后转移到压铸机中进行压铸或挤压成型(俗称& ldquo两步法& rdquo)。
半固态成形工艺一般包括三个步骤:非枝晶组织的制备、二次加热和半固态成形。制备非枝晶坯料是半固态成形的前提，机械搅拌是最早的方法。其设备结构简单，但工艺参数不易控制，难以保证产品质量的一致性。目前工业生产中应用最广泛的方法有电磁搅拌、应变诱导熔化激活(SIMA)、半固态等温热处理(SSIT)和化学晶粒细化。
3.1电磁搅拌法
电磁感应用于在凝固的熔融金属中产生感应电流。在外加磁场的作用下，感应电流引起金属固液浆料剧烈搅拌，传统的枝晶结构转变为非枝晶结构。一般用于直径不超过150的生产。
毫米棒坯。这种方法很大程度上克服了机械搅拌的缺点，可以实现连续铸造，生产效率高。是目前工业生产中应用最广泛的方法。
3.2应变诱导熔化活化法(SIMA)
预先连续铸造出晶粒细小的合金铸锭，然后将合金铸锭进行足够的预变形，然后加热至半固态。在加热过程中，先发生预变形，然后发生部分熔化，使初生相转变为颗粒，形成半固态合金材料。该方法对于制备熔点较高的非枝晶合金具有独特的优势，但只能制备直径小于60mm的坯料。
3.3半固态等温热处理方法
当合金熔化后，加入变质元素，进行常规铸造，然后将铸锭重新加热到固液两相区保温(半固态等温热处理)，最终获得触变非枝晶组织。主要工艺参数包括微量元素的种类和数量、半固态等温温度和保温时间等。
3.4化学晶粒细化方法
这是近年来发展起来的一种新方法。通过添加晶粒细化剂或变质剂，增加异质晶粒数量或改变结晶方式来细化晶粒结构，生产的铸锭适合半固态铸造。据报道，挪威NorskHydro公司将化学晶粒细化与特殊凝固条件相结合，制备了AZ91镁合金细晶锭。
半固态触变成形前，需要进行局部重熔(二次加热)。非枝晶组织的坯料应根据被加工零件的尺寸精确分割，然后加热至半固态温度后再成形。一是获得不同工艺所需的固相体积分数，二是通过某些工艺(电磁搅拌、化学晶粒细化等)获得的细小枝晶碎片逐渐长大。)并将其转化为球形结构，从而为触变性创造了有利条件。
流变成形和触变成形的区别在于，前者是液体在冷却过程中形成半固态，然后再成形的过程。后者是从固态加热到半固态，然后进入成型的过程。与流变铸造相比，触变铸造易于实现坯料加热和输送的自动化，是目前半固态铸造的主要工艺方法。但无论是流变成形还是触变成形，工艺流程长，铸造工艺成本相对较高。
4其他成型方法
镁合金材料的其他制备方法包括挤压铸造，
粉末冶金、喷射沉积、真空空浸渍，目前仅用于Mg & mdash锂基复合材料的薄膜冶金等。
5存在的问题和展望
近年来，镁合金的应用逐年提高，但一些亟待解决的问题制约了镁合金的广泛生产。表现在以下几个方面:镁具有很强的化学活性，在空气体中易被氧化，高温下可燃烧，冶炼时必须采取复杂的防护措施。熔剂保护法和气体保护法主要用于工业。助熔剂保护法最大的缺点是反应过程中产生的有害气体严重污染环境，危害人体健康；而《气体保护法》中常用的防护效果较好的SP6气体，其温室效应是CO:的24%。
90乘以12 & rdquo；镁在室温下成形性差，目前工业上多采用镁合金压铸件，限制了其他成形方法的应用。镁合金不像铝合金那样大规模使用的另一个原因是其耐腐蚀性差，所以表
表面保护增加了其生产成本。
针对以上问题，镁合金的研究主要集中在以下几个方面:无污染熔炼技术。研究表明，镁合金具有良好的阻燃效果。发展和完善镁合金的成形工艺；进一步研究镁合金的表面处理技术，改善其外观和耐腐蚀性能，研究高强韧性镁合金和耐热镁合金。
总之，镁合金作为一种新型工程材料，符合人们对能源和环保的要求，正在受到世界各国政府和研究机构的高度重视。中国也将& ldquo镁合金的发展、应用及产业化& rdquo作为科技部& ldquo第十五& rdquo国家重大科技项目之一。镁合金的研究、开发和应用符合我国的产业发展规划，可以充分发挥我国镁资源优势，加强镁合金的应用和开发，将镁资源优势转化为经济优势，促进国民经济发展。相信随着科学技术的进一步发展，镁合金的各种性能将会进一步提高，必将为人类社会的发展做出更大的贡献。
