镁及镁合金为密集六方晶格, 这就决定了这类金属不易进行压力加工与成型加工, 因为它们在室温下变形时, 滑移仅产生于基面[ 0001 ]且在原子最密排的< 1120 >方向上。但当温度高于225℃时会产生新的滑移系, 即会增加棱锥面[ 1011 ]与<1120 >方向组成的滑移系。所以, 镁及镁合金在225℃以上还是有相当高的塑性。

 

镁及镁合金还可以发生双晶变形, 室温时一次双晶发生于[ 1012 ]面上, 二次双晶发生于[ 3034 ]面上, 在高温时还可以发生于[ 1013 ]面, 因此, 镁及镁合金一般在较高温度下进行塑性成形。目前, 热挤压是变形镁合金最主要的塑性加工方法。与变形铝合金的挤压加工一样, 变形镁合金可采用正向挤压也可以采用反向挤压, 可用单动挤压机也可以用双动挤压机, 可用卧式挤压机也可用立式挤压机挤压管、棒、型、线材。一般来说, 凡是用于挤压铝合金制品的挤压机和挤压方法基本适用于挤压镁合金制品, 只不过工艺参数和配套设备有所差异而已。

 

镁及镁合金挤压的基本原理、挤压方法与设备、工具与模具以及挤压工艺参数的确定原则与铝及铝合金热挤压的基本相同。二者的主要区别有:

 

①镁为密排六方晶系, 铝为面心立方晶系, 镁比铝更难于塑性变形, 因此在变形温度方面应更严格控制, 变形速度比挤压铝合金时要稍低一些, 挤压系数要稍小一些;

 

②模具设计时, 特别是组合模设计时, 应充分考虑镁合金的变形抗力较大, 难于填充以及膨胀系数较大等特点;

 

③拉伸矫直及随后的深加工应在中温或高温下进行(温矫) ; ④镁合金在挤压(含锯切、精整等)过程中要特别注意防火保护。

 

与铝及铝合金挤压技术获得了迅速发展一样,镁及镁合金挤压成形技术发展很快, 除了对常规的正挤压、反挤压、组合模挤压、穿孔挤压等技术进行改进和完善外, 尚研发出一系列新的工艺, 以满足生产各种合金, 不同性能的管、棒、型、线材产品的需求。

 

①等通道挤压

 

等通道挤压是一种很有效的晶粒细化方法。等通道挤压可使AZ31 镁合金获得平均晶粒尺寸为5μm的细晶组织, 而对ZK60镁合金进行等通道挤压后, 平均晶粒尺寸可达到110～114μm, 等通道挤压与适当的退火工艺相结合, 可以大大提高变形镁合金的力学性能。ZK31镁合金经等通道挤压和300℃退火后, 其拉伸性能优于6061 锻造态铝合金。AZ91镁合金在等通道挤压后可达到约1μm的微小晶粒, 并在165℃和200℃的温度表现出伸长率为661%的超塑性。

 

单步等通道挤压是镁合金向冲头方向的右角挤压, 右角与冲头方向成30°、60°和90°四步等通道挤压可使冲头方向与被挤压镁合金材料的方向一致, 按材料与冲头的方向成45°、45°、- 45°、-45°。

 

②半固态挤压法

 

半固态挤压工艺和普通热挤压工艺基本相同,被加热到半固态的坯料(通过控制温度来保持其固态形状, 避免自重造成的形状破坏)被放到挤压模腔体内, 挤压成各种产品。由于半固态浆料的晶界强度很低, 坯料变形抗力很小, 所需挤压力仅为普通热挤压的20% ～25% , 这样可以在较大范围内调节挤压比, 提高产品的密度。

 

近年来对粉末坯料挤压技术和喷射沉积成形坯料挤压技术也进行了深入的研究, 并已研发出各种合金的高质量镁合金管、棒、型材产品。