镁合金高性能复杂构件精确塑性成形关键技术
镁合金是最轻（密度1.74g/cm3）、比强度最高、最有发展前景的新型金属结构材料，是轻量化、节能减排的最佳用材。现有镁合金及加工技术不能满足构件对强韧性和疲劳寿命的要求，塑性变形能显著提高镁合金性能而成为国内外研究的热点。但由于镁合金塑性变形能力差、性能对变形参数敏感、复杂零件成形困难，且成品率低、制造成本高等塑性成形关键技术未能解决，成为制约镁合金应用的瓶颈。我国镁资源储量占世界首位，原镁产量约占世界80%，研发镁合金塑性成形新技术，用较低成本获得具有优良性能的镁合金制品，显得更为迫切和重要。本项目发明了一种镁合金高性能构件短流程阶梯温度、均匀变形和无飞边成形的成套精确塑性成形新理论及新技术，解决了镁合金构件性能低、成品率低、成本高的难题，填补了国内外空白，为装备轻量化开辟了新途径。主要发明点有：（1）铸态镁合金短流程阶梯温度成形理论及技术：研究发现变形参数对铸态镁合金变形能力与强韧化效果相悖的作用规律，提出了动、静态再结晶相匹配逐次控制变形理论，发明了利用均匀化余热制坯（预成形）—温成形—低温成形的短流程阶梯温度成形技术，以及变形速率、温度、应变相匹配的控制流动自由镦粗方法，解决了铸态镁合金高温成形强韧化效果差、低温无法成形及废品率高的难题。AZ80：Rm≥380MPa、A≥15%，超过日本同类产品20%。（2）高转速抗疲劳构件应变控制均匀成形技术：研究发现变形镁合金构件疲劳裂纹源主要发生在应变过小或过大部位，提出控制应变上下限成形理论，发明了去除‘难变形区’、改变分流面、交互式流动的控制应变均匀成形技术，以及相应的模具结构和设计方法，提高了大型镁合金构件变形均匀性，消除了薄弱部位，解决了高转速构件疲劳寿命不能满足要求的难题，同时降低了成形力和生产成本。轮毂价格是国外的1/3-1/4，成形力是日本的1/6，通过了弯曲疲劳10万转、径向耐久100万转考核试验（德国：弯曲疲劳8.4万转）。（3）复杂构件比例流动无飞边成形技术：发明了非对称零件成形复式组合模具、坯料形状及定位、轴向导流、多向加载等控制金属比例流动技术，建立了相应设计准则，实现了镁合金异形件高精度整体无飞边成形，解决了镁合金飞边剪切开裂的难题。成形的非对称组合零件误差±0.1mm，材料利用率达92%；410×110mm、筋厚1.5mm、高15mm散热框架，不加工表面大于80%，成形力6.3MN，为普通方法的1/2。
经十多年研究，涉及AZ31、AZ80、AZ91、ZK60等镁合金，取得实验数据上百万个，设计制造模具数百套，典型产品试制上千次。授权发明专利8项；制定行业标准1项、工艺规范40个；发表论文160余篇，培养博士8人、硕士38人；获山西省技术发明一等奖2项（均排名当年第一）。先后开发了机载雷达框架、导弹壳体、飞船液桥框架、卫星机箱、轮毂、复杂型材、特种板材等产品40余种，在15个企业获得应用，建成生产线3条。累计新增产值5.18亿元，利税1.036亿元。
推广应用具有更大的社会经济效益，如镁合金轮毂用于1000万辆轿车，每年可减少油耗9亿升、废气300万吨，产值约200亿美元。
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