随着工业界对产品综合性能要求的进一步提升,流道、拓扑等更加轻量化的零件设计理念开始崭露头角。然而目前镁合金的成形方式依然主要采用传统的铸造、粉末冶金和塑性成形等,这些传统的加工工艺难以对一体化构件内部进行加工,无法在部件内部构建精细流道结构或拓扑结构,限制镁合金发挥轻量化的优势与复杂结构件成型的潜力。在此情况下,增材制造突破了传统制造的限制,具有、高设计自由度、高利用率与节能等特点。通过对工艺参数的设计,可以调控合金微观结构和性能,大化实现合金材料的形性协同设计能力,净成形制备出传统制造无法实现的复杂结构产品,扩大镁合金在生物医用、汽车、消费电子等领域的应用。
选区激光熔化技术(SLM)采用激光作为热源对金属粉末逐层扫描来获得设计的金属零件,适用于制造小体积,结构复杂,对精度要求较高的零件。激光能量密度较高,斑点中心温度远镁合金沸点,在成形过程中常发生镁合金蒸发和元素烧损。另外,实验结果容易受各种条件(粉末形状及尺寸、实验系统、环境)影响,工艺窗口狭窄,参数选择不当会导致成形表面质量较差,出现球化和蒸发等缺陷。
纯镁的密度为1.738 g/cm3,镁合金的密度也仅为1.75-1.90 g/cm3,约是铝合金的2/3,钢的1/4。镁合金的比强度明显铝合金和钢,比刚度与铝合金相当,远远工程塑料。在当前汽车工业尤其是新能源汽车行业大幅发展的背景下,用镁合金做结构件可以显著减轻汽车自重,有效降低燃油消耗,提高燃油经济性,同时降低污染排放。镁合金在汽车上具潜力的应用是整体结构部件,如方向盘、发动机罩、后备行李箱盖、车顶板、车体加强板、内侧车门框架和后部车厢隔板,部分高强耐热镁合金甚至可以用于发动机汽缸体和汽车轮毂。