合金化是提高镁合金力学性能的一个重要途径。添加少量Zn可显着改善合金的力学性能,且对人体害作用。挤压态的Mg-Zn 合金有望发展成为理想的可生物降解的骨组织工程植入物。Zr元素具有的生物相容性和骨相容性,是一种良好的晶粒细化剂添加元素,常用于改善镁合金的力学性能。
针对生物医用镁合金管材加工制备,主要是通过直接挤压成形或者通过挤压成形后进行多道次的拉拔成形。挤压镁合金可以获得细化均匀的晶粒,具有更高的强度和更好的延展性,能满足多样化结构部件的需求。但是由于镁合金的塑性较差,因此如何改善挤压镁合金的显微组织、提高合金的力学性能成为关键。不同的挤压工艺参数会导致镁合金挤压管材的显微组织和力学性能存在差异,但如何在不改变挤压工艺参数下,通过改善合金初始组织从而提高合金的力学性能的研究报道较少。
降低锻造镁合金屈服不对称性的策略是相关的,并且近几十年来受到了的关注。它们可以总结为(i)通过增加延伸孪生的临界分离剪切应力(CRSS)的比率来抑制延伸孪生的成核和生长,通过溶质原子的存在和沉淀物,并减小晶粒尺寸;(ii)通过添加稀土(RE)元素或采用多步热机械工艺来削弱质地。前者的典型案例是Stanford等人的研究,他们报告说AZ91 Mg合金的压缩屈服强度(CYS)与拉伸屈服强度(TYS)之比从固溶条件下的0.75增加到时效条件下的0.91。产量不对称性的降低归因于沉淀物与延伸孪生体的强烈相互作用 —— 这限制了缠绕量 —— 而它不影响棱柱滑移。
而在这几十年的变迁中,镁合金一般会被用于新能源四轮车的外壳或底盘。它的优势在于比铝合金更轻,能够保持高抗拉强度和阻尼能力,延伸率和冲击抗力则明显好于压铸铝合金,具有优良的力学性能。同时它的流线造型堪比碳纤维,可以做出如跑车级的外观设计,但价格却远远低于碳纤维等流行的轻质材料。
镁合金凭借其的优势,被更多的自行车厂商发现,被用在自行车的重要承重结构——车架上。因为车架是所有整体重量集中的部件,选择轻质且综合力学性能较好的镁合金是再合适不过了,特别适用于休闲类自行车及折叠自行车上,其炫酷多变、概念化的外形也能成为时下趋势电动自行车的绝妙搭配。
镁合金作为医用金属材料使用时,在某些情况下,材料需要经历较大的塑性变形过程。比如镁合金心血管支架在进行介入手术过程中,需要经受压握,使支架贴附于球囊,然后利用传输装置运送至血管中发生病变的部位, 再利用球囊的膨胀使支架扩张,从而扩开发生狭窄的血管, 后把携带球囊的导管抽出体外,完成支架介入手术。