大量研究集中在廣泛使用的AZ系列鎂合金的MDF工藝上，包括AZ80，AZ31，AZ61和AZ91合金。AZ80合金應(yīng)該是工業(yè)中常用的商用鎂合金之一。AZ80合金的開發(fā)成本低，因為沒有添加稀土（RE）元素。張金龍等人在400 °C下通過24次MDF制備了極限抗拉強度為333.8 MPa，失效伸長率為17.8%的AZ80合金塊，并表明由于鍛件之間的加熱，在MDF后期鍛造道次增加，微觀組織不會繼續(xù)細化。周小杰等在初始鍛造溫度為360 °C，累積應(yīng)變?yōu)?.8的情況下，用MDF制備了極限抗拉強度為388 MPa，失效伸長率為6.8%的AZ80合金。他們發(fā)現(xiàn)廣泛的動態(tài)降水加劇了隨后的老化效應(yīng)。迄今為止報道的大多數(shù)MDF工藝都是在高溫下進行的，因此可以實現(xiàn)更大的累積應(yīng)變。然而，對于商用鎂合金，如果不添加稀土元素，由于廣泛的動態(tài)再結(jié)晶（DRX）和動態(tài)恢復(fù)（DRV）等軟化機制，很難通過高溫MDF開發(fā)高強度樣品。一些學(xué)者提出了可以在室溫下通過MDF開發(fā)的商用鎂合金。Miura等研究了室溫下MDF對擠壓AZ80合金力學(xué)性能的影響，由于晶粒細化從20 μm到0.3 μm，MDF制備的 AZ80樣品的屈服強度達到530 MPa，極限抗拉強度達到650 MPa。但報告的屈服強度和極限抗拉強度是真實應(yīng)力，通常，鍛件的強度是使用工程應(yīng)力評估的。該過程只能通過一次鍛造過程中的非常小的應(yīng)變來實現(xiàn)，從而限制了其工業(yè)用途。此外，鎂合金由于其可鍛性差，在室溫下鍛造時容易開裂。
鎂金屬是密度低的金屬，并不稀有，因為它是地殼中第八豐富的元素和溶解海水中第三豐富的元素。鎂已有幾個世紀(jì)的歷史，可以加工成多種形式，包括鑄件、擠壓件、板材和鍛件。然而，盡管它是一種可能在汽車中很有價值的低密度材料，但它并不經(jīng)常被納入輕量化討論中。本文將探討鎂金屬在汽車中的當(dāng)前用途及其在生產(chǎn)鍛造汽車部件中的潛在價值。
在鎂鑄件的生產(chǎn)中，AZ91由于其強度高、延伸率適中，常用于結(jié)構(gòu)件和蓋板。對于那些提供耐撞性的擠壓區(qū)部件，AM50和AM60更為常見，因為它們的伸長率為10-15%，這是能量吸收的關(guān)鍵屬性。所有這些合金都很容易獲得。它們以原生鎂的形式生產(chǎn)（主要通過低成本的Pidgeon工藝）或通過回收供應(yīng)。
鎂壓鑄件的前景非常好。根據(jù)Ducker在2021年8月的報告，汽車中鎂鑄件的平均使用量將從2016年的每輛汽車3.6千克增加到2030年的每輛汽車11.5公斤。這里提到的壓鑄件以及車門內(nèi)件將構(gòu)成這一增長的大部分[3]。
目前鎂鍛件在汽車中的使用受到嚴(yán)重限制。鎂鍛件的主要用途是生產(chǎn)車輪。鎂似乎是車輪生產(chǎn)的天然材料，因為更輕的車輪有很多好處。重量輕的車輪確保小的滾動阻力、大的加速和制動效率以及佳的燃油經(jīng)濟性。目前，鍛造鎂合金輪轂可用于賽車，甚至被強制用于方程式賽車。然而，鎂合金車輪并不常用于任何街道車輛，尤其是那些在雪季撒鹽時需要在街道上行駛的車輛。
鍛造鎂合金輪轂市場拓展進展很大，改裝市場已經(jīng)初具規(guī)模，車市場也已經(jīng)實現(xiàn)選配。在汽車上應(yīng)用的中大型鎂合金零部件有儀表盤支架、座椅支架、中控支架、顯示屏支架等，目前中大型鎂合金零部件在汽車領(lǐng)域的覆蓋率還較低，隨著越來越多有設(shè)計能力的公司介入，產(chǎn)品價格降到合理價位，在汽車領(lǐng)域的滲透率將大幅提升。
鎂合金的密度較低，約為鋁合金的2/3，鋼鐵的1/4，因此它是一種非常輕量化的材料，適用于那些對重量要求較高的應(yīng)用。
它在輕量化的同時具有較高的強度，使得它在許多工程領(lǐng)域可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料，提高結(jié)構(gòu)的強度與穩(wěn)定性。
它具有的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，適用于一些需要散熱或?qū)щ娦阅艿膽?yīng)用，電子設(shè)備或汽車零部件。
它具有較高的比強度，即單位質(zhì)量下的強度較大，使其成為航空航天、汽車工業(yè)等領(lǐng)域輕量化設(shè)計的理想選擇。
它不僅具有高強度，而且其剛度也較好，這使得它在一些對結(jié)構(gòu)剛度要求較高的應(yīng)用中表現(xiàn)出色。
它具有較高的強韌性，即在承受一定載荷的情況下不易發(fā)生斷裂或變形，這使得它在高應(yīng)力場合下表現(xiàn)出色。
由于鎂合金的低密度特性，使用它可以大幅降低結(jié)構(gòu)重量，進而減少能源消耗、提高運載能力，具有顯著的節(jié)能環(huán)保效果。鎂合金的加工性能良好，易于進行切削、鉆孔和車削等加工操作，有利于制造復(fù)雜形狀的零部件。
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