變形鎂合金AZ31B，具有較高的抗振能力和吸熱性能，因而是制造飛機輪轂的理想材料。鎂合金AZ31B在汽油、煤油和潤滑油中很穩(wěn)定，適于制造發(fā)動機齒輪機匣、油泵和油管，又因在旋轉和往復運動中產生的慣性力較小而被用來制造搖臂，艙門和舵面等活動零件。民用機和飛機、尤其是轟炸機廣泛使用鎂合金制品。的美國B-52轟炸機的機身部分就使用了鎂合金板材635公斤，擠壓件90公斤，鑄件超過200公斤。鎂合金也用于導彈和衛(wèi)星上的一些部件，如中國“”地空導彈的儀表艙、尾艙和發(fā)動機支架等都使用了鎂合金。
AZ31B鎂合金在汽車上的應用也很廣泛。如離合器殼體、閥蓋、變速箱體氣缸蓋、空調機外殼等。方向盤、轉向支架、剎車支架等。為了在汽車受到撞擊后提高吸收沖擊力和輕量化，在方向盤和坐椅上使用鎂合金。根據(jù)有關研究,汽車所用燃料的60%是消耗于汽車自重,汽車自重每減輕10%,其燃油效率可提高5%以上;汽車自重每降低100 kg,每百公里油耗可減少0.7 L左右,每節(jié)約1 L燃料可減少CO2排放2.5 g，年排放量減少30%以上。所以減輕汽車重量對環(huán)境和能源的影響非常大，汽車的輕量化成必然趨

鎂合金是實際應用中質量輕的金屬結構材料，同時，鎂合金具有比強度和比剛度高、彈性模量大、生物相容性好、導熱導電性好、電磁屏蔽能力強和阻尼減震性能好等優(yōu)點，被廣泛應用于航空航天、交通運輸、軍工、裝備制造和3C電子等領域，被譽為“二十一世紀具發(fā)展前景的綠色工程材料”。

鎂合金具有密度小、比強度和比剛度高、導電和導熱性能好、無磁性、屏蔽性好和等特點,同時也具有易于回收、可再生利用和環(huán)境友好等性能,因而鎂合金材料被譽為“21世紀的綠色結構材料”,在軍工、航空航天、交通工具、機械電子及3C電子產品等領域具有廣闊的應用前景[1].

按照加工方法,鎂合金可以分為鑄造鎂合金和變形鎂合金.鑄造鎂合金與變形鎂合金相比,其制備技術相對成熟,但產品力學性能明顯比變形鎂合金差,產品尺寸、形狀存在一定的限制,且容易產生組織缺陷,導致應用范圍受到很大的限制.因此,變形鎂合金的研究和生產已經(jīng)成為鎂工業(yè)發(fā)展的一個重要方向.

近年來,鎂合金板帶材的生產和研究成為鎂合金行業(yè)主要的熱點.但與常用的鋼鐵、銅、鋁等金屬相比,鎂合金板帶材在合號、生產技術、工業(yè)產量、市場應用、研究開發(fā)和工藝數(shù)據(jù)等方面存在較大差距,還處于規(guī)模開發(fā)與市場應用的初級階段[2].

制約鎂合金板材發(fā)展的因素很多,主要的是鎂的滑移系少,室溫塑性變形能力差,只有溫度升高到220 ℃以上時,鎂合金才能獲得較好的變形能力.因此,鎂合金熱加工過程中往往需要進行多次加熱.與擠壓件和鍛件生產相比,鎂板的軋制難度更大,主要體現(xiàn)在軋制過程中板材易產生裂紋、產品存在各向異性、道次壓下量小、生產效率低、成品率低等方面,但以軋制方式生產板材產品是鎂合金大規(guī)模開發(fā)和應用的重要標志.

鎂合金板材雖然生產工藝比較復雜,但技術含量和附加值高,同時也是鎂合金大量應用的重要方向和標志.目前,鎂合金板材的生產主要有以下三種方法:鑄錠熱軋開坯法、擠壓開坯軋制法和雙輥鑄軋法.擠壓開坯法主要用于生產薄板,但板材的寬度受到限制.鑄軋法是低成本鎂合金板材生產工藝,但比鋁鑄軋難度要大得多,主要原因是分流困難,氧化夾雜難以控制,同時也存在合金元素偏析等問題,產品質量不如軋制法,且目前還處于探索階段,不具備產業(yè)化規(guī)模生產的條件,要實現(xiàn)寬幅板材的鑄軋生產更是難上加難.鑄錠熱軋開坯法盡管是傳統(tǒng)的鎂合金板材生產方法,但優(yōu)點是生產的規(guī)格多,不僅可以生產鎂合金厚板材,也可以進一步軋制成薄板材,并且可以生產寬幅板材,而寬幅板材是鎂合金應用具戰(zhàn)略意義的標志.但用該方法進行板材軋制的成品率低,生產成本高,價格因素成為限制該工藝生產鎂板帶材應用的瓶頸之一

鎂合金板帶材3種生產工藝流程及其特點:

(1) 雙輥鑄軋(或連鑄連軋)生產工藝:熔煉→合金化→凈化→分配器→鑄軋→后續(xù)軋機溫軋→剪切下料→矯直→精軋→精整→表面處理→成品包裝.該工藝的優(yōu)點是投資及生產成本低,生產工藝流程短,可低成本推廣鎂合金板帶產品;缺點是鎂合金板材成品寬度受到限制(一般在650 mm以下),產品組織性能不高、生產工藝不穩(wěn)定、合金品種受限.適合于中小規(guī)模生產,產品適合中低端市場,以民用為主.

目前,利用該工藝生產的企業(yè)主要有山西聞喜銀光、福州華鎂、中鋁洛銅等公司.在鑄軋帶坯后續(xù)生產方面,仍采用塊式法溫冷軋.

(2) 錠坯+擠壓工藝+溫軋生產工藝:該生產工藝的主要特點相比于熱軋開坯來說,增加了擠壓工藝過程,這有利于消除合金的各向異性、提高鎂合金薄板帶材的沖壓性能.但因受設備與工藝的影響,其產品寬度受限(一般在600 mm以下),無法生產厚板材,生產成本較高且生產連續(xù)性不強,適合中小規(guī)模尤其是小規(guī)格鎂合金薄板材的生產.

利用該工藝生產的企業(yè)主要有洛陽華凌鎂業(yè)、山東華盛榮鎂業(yè)等公司.

(3) 鑄錠熱軋開坯生產工藝:熔煉→鑄造→銑面→均勻化→加熱→熱軋→剪切下料→加熱→溫軋→表面清洗→剪切下料→中間退火→精軋→成品退火→精整→表面處理→包裝入庫.該生產工藝的優(yōu)點是能夠生產出寬幅中厚板,組織性能較好,可以大規(guī)模連續(xù)化生產幾乎所有品種的鎂合金,產品覆蓋高、中端市場;缺點是生產流程長、投資和生產成本相對高,較難實現(xiàn)低成本鎂板材產品的推廣應用,長規(guī)格鑄錠由于軋制設備的限制無法實現(xiàn)換向軋制,鎂合金板材尤其是薄規(guī)格沖壓產品各向異性比較明顯.

國內利用鑄錠熱軋開坯塊式法生產鎂合金板材的公司早有東北輕合金廠(目前為中鋁東北輕合金有限責任公司)和洛陽銅加工廠(目前為中鋁洛陽銅業(yè)有限公司,簡稱中鋁洛銅),以及后來的洛陽華凌/鑫友鎂業(yè)公司、營口銀河鎂鋁合金有限公司、西部鈦業(yè)有限責任公司等.其中,中鋁洛銅在研發(fā)、工藝技術、合號開發(fā)、生產和市場供應等方面都走在前列.截至目前,中鋁洛銅已向國內外的航空航天及軍事領域、民用市場、生產教學等供應了10 000 t左右的鎂合金板帶材.一直到上世紀末,國內可生產鎂板帶的企業(yè)一家,為我國軍工與國民經(jīng)濟發(fā)展作出了貢獻.