純鎂由于其強度太低而很少被直接使用,在增材制造中常用鎂合金按牌號分為 AZ系列(AZ31, AZ61,AZ80,AZ91),ZK系列(ZK60,ZK61),WE系列(WE43,WE54,WE93)。根據(jù)標準 GB/T5153-2016,不同牌號的鎂合金化學(xué)成分如表 2所示。AZ系列(Mg-Al-Zn)鎂合金是以 Mg-Al系鎂合金為基礎(chǔ)發(fā)展而來的,適量的 Zn元素添加可以提升試件的抗蠕變性能并減輕鎂合金中的 Fe、Ni等雜質(zhì)元素對腐蝕性能所造成的不利影響,具有均衡的力學(xué)性能和一定的耐腐蝕能力,是目前在增材制造研究中應(yīng)用廣泛的鎂合金。ZK系列(Mg-Zn-Zr)鎂合金是在Mg-Zn系鎂合金的基礎(chǔ)上添加 Zr元素發(fā)展而來,研究表明鎂中添加 Zr元素后可以有效的細化晶粒,且有著較強的固溶強化作用,提升鎂合金的力學(xué)性能,是一種很有研究前景的生物醫(yī)用材料。WE(Mg-RE)系列鎂合金屬于稀土鎂合金,添加稀土元素的鎂合金在室溫下表現(xiàn)出良好的抗蠕變性能和拉伸性能。然而,稀土元素成本較高,目前對增材制造的研究主要集中在 AZ系鎂合金,對其他系合金尤其是稀土鎂合金的增材制造研究較少,開發(fā)低成本、的稀土鎂合金對鎂合金增材制造的研究具有重要意義。
鎂合金具有良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能,雖然鎂合金的導(dǎo)熱能力不及鋁合金,但遠塑料、樹脂,同時鎂合金具有良好的電磁屏蔽性能,非常適合用于制造電子產(chǎn)品的金屬外殼、機罩。一些電子通訊品牌企業(yè)已經(jīng)成功將鎂合金用于制造個人便攜式電腦、手機、攝錄影器材等電子產(chǎn)品外殼。在2003年全球出貨的3000萬臺筆記本電腦中,采用鋁和塑膠機殼的比重達75%,使用鎂合金的比重僅25%,但2004年筆記本電腦采用鎂合金機殼的比重就提高到了50%以上。
近年來,鎂合金的增材制造受到材料界越來越多的重視,增材制造突破了傳統(tǒng)制造的限制,具有、高設(shè)計自由度、高利用率與節(jié)能等特點。通過對工藝參數(shù)的設(shè)計,可以調(diào)控合金微觀結(jié)構(gòu)和性能,大化實現(xiàn)合金材料的形性協(xié)同設(shè)計能力,凈成形制備出傳統(tǒng)制造無法實現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)產(chǎn)品,擴大鎂合金在生物醫(yī)用、汽車、消費電子等領(lǐng)域的應(yīng)用。然而,要進一步發(fā)展鎂合金的增材制造技術(shù),還需要克服許多困難,如增材制造鎂合金產(chǎn)品延展性相對較差、產(chǎn)品一致性不足以及原材料鎂粉的安全與成本等問題。
鎂合金在輕量化發(fā)展和設(shè)備制造領(lǐng)域中具有重要作用。鎂用量的逐年上升表明了鎂合金市場需求的不斷增大。增材制造技術(shù)可直接實現(xiàn)部件的凈成形,擴大鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域,也為“3D打印”新型物理結(jié)構(gòu)帶來了新的前景。
鎂合金的密度是鋼鐵的1/4、鋁合金的2/3,是輕的金屬結(jié)構(gòu)材料之一,而低的強度和耐蝕性限制了其實際工程應(yīng)用。通常采用的劇烈塑性變形(SPD)方法對鎂合金強度的大幅提升較為有效,可制備出超細晶強鎂合金。然而,具有密排六方結(jié)構(gòu)鎂合金較差的冷變形能力,需要在較高溫度條件下進行SPD加工處理,易造成晶粒長大,難以獲得超細晶組織。傳統(tǒng)SPD制備的超細晶所形成非平衡晶界會顯著降低鎂合金的耐蝕性。此外,傳統(tǒng)SPD制備的超細晶鎂合金樣品尺寸小,難以在工程中獲得應(yīng)用。以往研究表明,孿晶組織可用于細化晶粒,提高強度,且孿晶界的能量低,不會對鎂合金耐腐蝕性能造成顯著影響。然而,鎂合金中易啟動的拉伸孿晶界面在應(yīng)力作用下易長大和合并。因此,高密度超細孿晶組織的制備是亟須解決的關(guān)鍵問題。
密度低、比性能好、減震性能好、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能良好、工藝性能良好、耐蝕性能差、易于氧化燃燒、耐熱性差。
其加工過程及腐蝕和力學(xué)性能有許多特點:散熱快、質(zhì)量輕、剛性好、具有一定的耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性、抗沖擊、耐磨、衰減性能好及易于回收;另外還有高的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能、無磁性、屏蔽性好和的特點。
應(yīng)用范圍:鎂合金廣泛用于攜帶式的器械和汽車行業(yè)中,達到輕量化的目的。
加工過程及腐蝕和力學(xué)性能有許多特點:散熱快、質(zhì)量輕、剛性好、具有一定的耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性、抗沖擊、耐磨、衰減性能好及易于回收;另外還有高的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能、無磁性、屏蔽性好和的特點。
應(yīng)用范圍:鎂合金廣泛用于攜帶式的器械和汽車行業(yè)中,達到輕量化的目的。
8年