文档介绍：南昌市科技计划项目可行性研究报告
项目名称：高强高韧镁基复合材料制备成形技术
计划类别： 重大重点项目
申请单位：（盖章） 南昌大学
项目（课题）负责人： 闫 洪
通讯地址、邮编： 南昌大学机电工程学院
联系电话： 0791-
管理部门： 江西省教育厅
南昌市科技局
二○○四年七月
高强高韧镁基复合材料制备成形技术
可行性研究报告
一、总论
项目的主要内容及技术原理简述
研究内容
颗粒增强镁基复合材料半固态搅拌制备工艺及装置的研究
颗粒增强镁基复合材料二次加热重熔工艺的研究
（3） 颗粒增强镁基复合材料触变塑性成形工艺及模具的研究
（4） 颗粒增强镁基复合材料半固态触变塑性成形的数值模拟
（5） 研究颗粒增强镁基复合材料触变塑性成形的流动规律，开发出汽车镁基复合材料成形零件
技术原理简述
本项目针对当前环保对汽车轻量化日益严格的要求，就汽车高强高韧镁基复合材料制备成形的关键技术：颗粒增强镁基复合材料制备方法、数值模拟、触变塑性成形等方面进行全面深入研究。采用理论分析和实验分析相结合的方法，开发颗粒增强镁基复合材料半固态搅拌制备工艺及装置、触变塑性成形工艺及模具，掌握颗粒增强镁基复合材料二次加热重熔的组织演变、触变塑性成形的流动规律，实现颗粒增强镁基复合材料半固态触变塑性成形的数值模拟，研制出汽车镁基复合材料成形零件，推动颗粒增强镁基复合材料半固态触变塑性成形方法在工业中的应用。
目的和意义
近年来，各国尤其是发达国家对汽车的节能和尾气排放提出了越来越严格的限制，因而欧洲汽车制造商提出了“3L汽油轿车”的新概念。美国制定了“PNGV”（新一代交通工具构件）的合作计划，其目标是生产出消费者可承受的每100km耗油3L的轿车，且整车至少80%以上的零部件可以回收。这些要求迫使汽车制造商采用新材料、新工艺和新技术，生产重量轻、耗油少、符合环保要求的新一代汽车。据测算，汽车自重减轻10%，其燃油效率可提高
%。如果每辆汽车能使用70kg镁合金，CO2的年排放量就能够减少30%以上。镁合金作为实际应用中最轻的结构金属材料，除重量轻、比强度高外，还具有导热性好、散热性佳、减震性好，便于回收利用等特点，是当前制造汽车零部件的最理想材料，在汽车的减重和性能改善中的重要作用愈来愈受到人们的重视。现已逐步取代了一批铝和钢铁材料，世界各大汽车公司正极力争取采用镁合金零件的多少作为汽车技术领先的标志。预计今后汽车制造业使用将以20%的速度递增。
随着汽车工业的轻量化进程，更使镁合金的应用成为一种不可阻挡的潮流。但在镁合金的应用过程中也存在强韧度不够高、抗蠕变性能差等缺点，因而开发具有高强韧度和抗蠕变性等特点的镁基复合材料及成形技术研究得到了普遍重视。
相关技术领域国内外发展现状、趋势
目前颗粒增强镁基复合材料的主要制备工艺为粉末冶金、压力浸渗、搅拌铸造等。粉末冶金法制备的复合材料性能优异，但其工艺流程长、工序复杂、金属粉末成本高，增强相与粉末混合易产生爆炸，同时制品的尺寸也受到限制。压力浸渗法是将颗粒增强相制成预制块，然后在压力作用下将熔体渗入预制件间隙中。该工艺存在的问题是，预制块在压力作用下易变形，制得的复合材料微观结构不均匀，晶粒尺寸也比铰大，有害界面反应难于控制。搅拌铸造法是将颗粒直接加入到基体金属熔体中，通过一定方式的搅拌使颗粒均匀地分散在金属熔体中并与之复合，然后浇注成锭坯，铸件等。此法对设备要求低、工艺简单、成本低，便于实现工业化生产，成本仅为其它方法的1/3-1/10。但在高速搅拌的旋涡中不可避免有气体和夹杂物混入，易出现偏析和“结团”现象，所以制成的复合材料性能往往不很理想。颗粒的粒度不能太小，加入量也有限制。因此在此基础上发展起来的半固态搅拌法能较好地解决上述问题。该方法是把基体金属加热到液相线与固相线之间的适当温度进行搅拌。利用半固态熔体的触变性，在粘度不大的液固两相熔体中，边搅拌边加入颗粒等增强物。由于两相熔体中固相粒子的夹带和包裹作用，增强物与金属熔体润湿性良好，且分布均匀，并可增加增强物的复合量。然后在液固两相温度或升温到液相温度进行浇铸,就可得到增强物分散均匀的金属基复合材料。
研究表明，颗粒增强镁基复合材料具有优良的高温性能和热稳定性，还有较高的耐磨性能，但却大大地降低了塑性，不利于对其进行二次塑性加工,成形复杂零件。随着半固态成形技术和理论不断成熟与发展，为镁基复合材料半固态成形开拓了新的发展方向，其中半固态触变塑性成形方法最具有优越性。半固态触变塑性成形是指将已制备好的具有半固态金属组织的锭坯切成所需长度，用二次加热装置再加热到半固态