DEFORM-3D镁合金管材超高压静液挤压成形数值仿真研究(2)

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由于资源的高速消耗和环保要求的不断提高，轻量化问题越来越受到重视^751!文`论^文'网www.751com.cn。其中镁合金是目前最轻的金属结构材料,密度是铝的2/3,钢的1/4，具有广阔的开发和应用前景[1]。每年全世界应用于各种产品制造的镁及镁合金总量增长速度超过20%,镁合金的使用量越来越大。但是，由于材料制备、加工技术等因素的影响，镁合金开发应用的程度与钢铁、铝合金等材料相比，要落后许多。深入研究镁合金，有利于进一步增大镁合金的应用范围。

我国拥有丰富的镁资源,储量占全球的40%以上[2]，这是我国开发和利用镁及合金的重要优势。我国每年镁产量大约有50万吨左右，但是因为受到加工技术的限制，实际使用镁合金的量较低，大部分镁合金作为廉价原料出口，并没有真正地利用镁资源。我国高性能镁合金的研制水平落后于国外，所以加强镁及镁合金先进成形工艺的研发力度，十分有利于促进我国的镁合金开发和利用，减少资源流失。

静液挤压技术可以显著提高镁合金的力学性能，国外对该技术的研究已进入成熟阶段，而我国在该技术的研发上还较为落后，属于镁资源出产国。加大对静液挤压技术的研发投入，提升镁合金材料性能，生产出质量更好的镁合金制品，能够扩大镁合金在工业上的应用范围，推动我国转变成镁资源利用大国。此外，进一步开展镁合金管材超高压静液挤压成形研究，还有助于我国国防军工、航空航天和汽车等行业实现轻量化需求。

1.2 镁合金发展现状

1.2.1 镁合金特点与应用

镁合金需求量的迅速增加，使得镁及镁合金材料的研究已成为普遍关注的热点[3]。与其他合金材料相比，镁合金的优势主要有：

（1）密度小，比强度、比刚度高。镁是目前最轻的工程金属材料。在相同的刚度和强度的条件下，镁合金产品可以显著减轻质量，这一点对导弹、飞行器、军用车辆等产业的研发十分重要。

（2）韧性好、减振能力好。镁合金弹性模量相对较低，在相同的冲击振动载荷作用下，能够减小振动防止过高的应力集中，并降低噪声。镁合金在受外力作用时，容易产生较大的变形，但能吸收铝的1.5倍的能量。镁合金材料减振性比塑料和铝合金高许多倍，有很高的阻尼容量。

（3）尺寸稳定性高。镁合金在不需要退火以及消除应力的情况下就具有良好的尺寸稳定性，体积收缩率不到5%。

（4）电磁屏蔽效果好。镁合金屏蔽和阻隔电磁波的效果比铝合金更好，适合作为各种电子设备的壳体，能够有效避免干扰。而且镁合金的电磁波屏蔽性能比在塑料上电镀屏蔽膜的效果好。

（5）价格低廉。在20世纪90年代以前，对镁的重视以及研究程度不足，镁的应用较少，价格波动较大。在此之后，生产水平的提高使镁的产量不断增加，镁合金的生产成本迅速减小，价格一直降低甚至低于铝的价格。

镁合金在航空、航天、计算机、电子等许多行业已有多年的应用历史。但受制备工艺等因素的影响，镁合金的应用量远小于钢铁和铝合金。早在第二次世界大战期间镁合金就已经应用到飞机、火箭发射器等各种军事武器中，但由于技术水平的限制，镁合金在军事上的应用逐渐减少。但是近年来，研发出了性能优异的新型镁合金材料[4]，以及不断进步的镁合金加工技术，使得镁合金的研究和应用再次受到广泛关注。

西方对镁合金材料的研究和应用投入力度较大、进展较快，很多高性能的镁合金材料在国防军事和航空航天领域被不断应用。而国内对镁合金的研究相对较晚，研究和应用落后于国外，但近几年对高性能镁合金材料研究已有较大进展。在民用方面，镁合金主要被用来制造机动车和自行车的零部件。汽车工业应用镁合金主要是用于减轻质量，以实现降低油耗、减少污染物排放。电子产品用镁合金制造壳体，是因为镁合金比塑料和铝材更能满足电子产品越来越轻薄、小型化的需求。