鎂合金及其加工技術

第1章鎂合金的特性及發展
1.1鎂及鎂合金的特性1
1.1.1鎂礦資源及生產方法1
1.1.2鎂的物理性質7
1.1.3鎂的化學性質8
1.1.4鎂合金的性能特點10
1.1.5鎂合金的牌號12
1.2鎂合金的應用及發展15
1.2.1鎂合金的應用15
1.2.2鎂合金的發展18
參考文獻19

第2章鎂合金鑄造成形技術
2.1鎂合金的熔煉技術20
2.1.1鎂合金熔煉20
2.1.2鎂合金的澆鑄工藝75
2.2鎂合金的重力鑄造技術79
2.2.1砂型鑄造79
2.2.2永久型鑄造81
2.2.3鎂-鋁合金的石墨型鑄造86
2.2.4鑄型淨化技術86
2.3鎂合金的壓鑄技術87
2.3.1鎂合金壓力鑄造的基本概念87
2.3.2壓力鑄造鎂合金的基本特點87
2.3.3鎂合金壓鑄件的設計特點88
2.3.4壓鑄機及其工裝89
2.3.5鎂合金壓鑄的基本工藝及方法96
2.3.6鎂合金壓鑄技術的改進97
2.3.7壓鑄生產中的安全問題98
2.4鎂合金的擠壓鑄造技術101
2.4.1擠壓鑄造的基本概念及特點101
2.4.2擠壓鑄造機的類型101
2.4.3鑄件的擠壓位置101
2.4.4擠壓鑄型的材料及工藝參數102
2.5鎂合金的其他鑄造方法102
2.5.1消失模鑄造方法102
2.5.2低壓鑄造103
2.5.3鎂合金噴射沉積技術103
2.5.4鎂合金半固態金屬加工技術103
2.5.5合金電磁連續鑄造104
2.5.6合金雙輥連續鑄軋工藝104
2.6鎂合金的鑄造缺陷控制技術104
2.6.1鑄造鎂合金的品質檢驗104
2.6.2常見的缺陷和防止方法105
參考文獻113

第3章鎂合金塑性變形
3.1鎂合金軋製115
3.1.1概述115
3.1.2軋製工藝流程116
3.1.3常規軋製方式117
3.1.4鎂合金板材的特殊軋製方式121
3.2鎂合金鍛造125
3.2.1概述125
3.2.2鎂合金可鍛性125
3.2.3鎂合金鍛造特點及工藝特性128
3.2.4鎂合金鍛造工藝流程133
3.2.5鎂合金鍛件缺陷及其防止措施136
3.2.6鎂合金鍛件的品質控制137
3.2.7鎂合金鍛造新工藝139
3.2.8鎂合金鍛造成形應用實例143
3.3鎂合金衝壓145
3.3.1概述145
3.3.2鎂合金的衝壓性能145
3.3.3衝壓模具設計147
3.3.4鎂合金板材的基本性能與衝壓性能147
3.3.5影響鎂合金板材衝壓性能的因素149
3.3.6鎂合金衝壓成形工藝150
3.4鎂合金擠壓152
3.4.1概述152
3.4.2擠壓成形條件154
3.4.3擠壓工藝156
3.4.4鎂合金擠壓製品的組織和性能162
3.4.5鎂合金先進擠壓成形技術164
3.5鎂合金超塑性165
3.5.1概述165
3.5.2超塑性分類166
3.5.3鎂合金超塑性變形機制及特點167
3.5.4鎂合金超塑性變形的特點169
3.5.5超塑性鎂合金的製備工藝170
3.5.6鎂合金的超塑性加工方式171
3.5.7超塑性鎂合金的發展方向172
參考文獻174

第4章鎂合金焊接技術
4.1金屬焊接基礎知識176
4.1.1焊接結構的應用176
4.1.2金屬焊接性概念177
4.1.3焊接方法分類178
4.1.4焊接性試驗的內容及方法179
4.2鎂及鎂合金的焊接性分析184
4.2.1焊接材料及焊前準備184
4.2.2鎂合金的焊接方法188
4.3焊接接頭的常見缺陷202
4.3.1焊接裂紋202
4.3.2焊縫中的氣孔203
4.3.3焊縫中的夾雜204
參考文獻205

第5章鎂合金的其他加工技術
5.1鎂合金快速凝固技術207
5.1.1快速凝固技術的作用207
5.1.2快速凝固的基本方法209
5.1.3快速凝固鎂合金研發原理213
5.1.4快速凝固鎂合金的組織結構214
5.1.5快速凝固鎂合金產品的性能214
5.2鎂合金熱處理技術215
5.2.1鎂合金鑄件的熱處理基礎215
5.2.2退火219
5.2.3固溶處理及時效處理220
5.2.4形變熱處理224
5.2.5二次熱處理224
5.2.6氫化處理224
5.2.7熱處理缺陷224
5.2.8熱處理試樣的性能檢測226
5.2.9鎂合金熱處理安全技術226
5.3鎂複合材料的加工方法228
5.3.1鎂基複合材料的液態成形方法228
5.3.2鑄造鎂基複合材料的類型及一般力學性能240
5.3.3外界條件對複合材料力學性能的影響242
5.3.4鑄造鎂基複合材料的摩擦磨損行為及其他性能243
5.3.5鎂基複合材料的超塑性243
5.4鎂合金的表面處理技術244
5.4.1化學氧化處理244
5.4.2化學鍍技術245
5.5稀土鎂合金研究247
5.5.1稀土的作用247
5.5.2鑄造Mg-RE系合金252
5.5.3Mg-RE系合金的性能特點254
5.5.4Mg-Th系合金258
5.6新合金發展及鎂合金回用再生新技術259
5.6.1功能鎂合金259
5.6.2新合金研製發展264
5.6.3鎂合金回用再生新技術266
參考文獻270

鎂合金是最輕的商用金屬工程材料，也是一種理想的現代結構材料。在世界範圍內得到開發和應用的材料中，鎂及其合金材料因具有密度小及可回收利用等優點而格外引人注目。鎂合金強度和剛度明顯好於塑膠，抗衝擊力好於鋁合金，且鎂合金可百分百簡單再生使用，為“綠色環保”材料。基於鎂合金產品的特點及下游產品輕量化概念的提出，鎂合金產品的市場需求不再僅限於航空、航太、運輸、化工、火箭等工業部門，更大的市場需求來自於汽車、通信電子、3C行業。鎂合金行業在的經濟地位顯著提升，為的經濟增長做出了巨大的貢獻。

該書主要對鎂合金的製造和加工技術進行介紹。共分5章。第1章介紹了鎂合金的特性及發展。第2章介紹鎂合金鑄造成形技術，即鎂合金的熔煉技術、鎂合金的重力鑄造技術、鎂合金的壓鑄技術、鎂合金的擠壓鑄造技術、鎂合金的其他鑄造方法以及鎂合金的鑄造缺陷控制技術。第3章介紹鎂合金塑性變形技術，即鎂合金軋製、鎂合金鍛造、鎂合金衝壓、鎂合金擠壓以及鎂合金超塑性成形。第4章介紹鎂合金焊接加工技術，包括金屬焊接基礎知識、鎂及鎂合金的焊接性分析及焊接接頭的常見缺陷。第5章介紹鎂合金其他加工技術，包括鎂合金快速凝固技術、鎂合金熱處理技術、鎂複合材料的加工方法、鎂合金的表面處理技術、稀土鎂合金及鎂合金回用再生新技術等。

參與本書編寫的單位有安徽資訊工程學院、太原理工大學、浙江大學、山西新富升機械製造有限公司、經緯紡織機械公司、南京資訊工程大學、太原鋼鐵公司。其中，王玲、趙瑞峰、張椿英、趙昕玥、鄭建華、靳民昌、柴知章編寫本書的第1章，趙浩峰編寫本書的第2章及第5章，范晉平編寫本書的第3章及第4章。鄭建華、張椿英、房璐璐參與了本書的修改工作。全書由趙浩峰教授、范晉平博士、王玲教授負責統稿，由靳民昌高工、李笑博士主審。

本書的編寫得到安徽資訊工程學院、太原理工大學、全國鑄造學會複合材料專委會、山西省自然科學基金(2013011014-2)及省攻關專案等的支援，在此一併表示感謝。

由於時間有限，書中尚有不妥之處，敬請諒解。

編者
2016年12月