现今，金属板材已经被广泛地应用到多个行业中，如工业制造业、汽车行业、电器行业等诸多行业。多数机械设备的外壳都采用了镁合金板材，虽然镁合金散热性能较好、价格较低，但是硬度较高、弹性模量大、可塑性较差等问题仍然有碍于镁合金材料的发展与使用。通过运用冲压成型技术，镁合金材料的组织与性能将会发生变化，进而使得金属材料的硬度降低、可塑性增加，便于镁合金材料在工业制造业的应用。本文通过分析机械设备冲压成型的镁合金外壳组织与性能的特点，进而探讨了冲压成型镁合金材料的优势，从而完成本文的研究。

   1 机械设备外壳冲压成型镁合金组织研究

冲压形成的机械设备镁合金外壳主要是指通过交叉轧制作工艺对镁合金进行退火处理，使得镁合金的内部组织发生变化，进而提高镁合金的塑性能力 。在冲压成型的过程中，镁合金的内部组织会相继进入两个变化阶段，首先是内部组织的回复阶段，随后是内部组织的再结晶阶段，在经过这两个阶段后，镁合金的应力基本消除，镁合金内部将产生大量的在各方向上尺寸相差较小的晶粒，从而使得机械设备的镁合金外壳可塑性增强、质量增加。

本文以机械设备的 AZ31 镁合金外壳为例，首先分析其组织结构。在 AZ31 镁合金外壳内有 3 种不同类型的晶粒组织，分别为粗大的晶粒、细小的动态晶粒以及呈镜面对称关系的晶粒。在采用交叉扎工艺进行冲压处理时，镁合金材料要经过退火处理，在温度为 300℃时，镁合金材料的组织随着保温时间的变化而产生相应的变化。当保温时间为 30 分钟时，镁合金材料呈成镜面对称关系的晶粒数量逐渐减少，并且随着保温时间的不断延长，该类晶粒的数量也会不断下降，当保温时间达到 1 小时时，镁合金材料内的该类晶粒基本消失，当保温时间达到 1.5 小时时，该类晶粒完全消失。在退火处理的过程中，镁合金材料以呈镜面对称关系的晶粒为变形的基本点，该类晶粒的相交处会产生大量的新晶粒，使得该类晶粒的组织发生变化，随着组织中新晶粒的不断增加与扩大，最终组织内的新晶粒将产生接触，进而导致呈镜面对称关系的晶粒慢慢变化成圆形。

在温度为 300℃、保温时间为 40 分钟的状态下，镁合金材料内部的晶界发生变形，内部已有的部分晶粒会产生位移，致使晶界向上凸起。随着镁合金材料的应力不再平衡、材料内部产生凸起与位移现象等情况的产生，镁合金材料的组织将会出现再结晶的现象，粗大的晶粒之间将会产生交界，并且在新产生的交界处会形成一些新的晶粒。

在退火处理的前期阶段，镁合金材料的组织是由 3 种晶粒构成 ：粗大的晶粒、细小的动态晶粒以及呈镜面对称关系的晶粒，这三种晶粒的大小千差万别，粗大的晶粒为 25μm、呈镜面对称关系的晶粒为 10μm、细小的晶粒为 2μm，此时，镁合金材料组织的性能较差、镁合金材料的质量并不理想。

在温度为 300℃、保温时间为 150 分钟的退火处理中后期阶段，镁合金材料的组织结束了再结晶的阶段，此时，组织内的各类晶粒形状发生变化，形成了多边形的晶粒 ；各类晶粒的大小达到一个平均值，进而使得镁合金材料的组织性能变强，镁合金材料的质量也有所改善。随着保温时间的不断延长，镁合金材料组织内的各类晶粒会一直扩大，最终镁合金材料内部将会产生大量的在各个方向上大小几乎一致的晶粒，从而提高金属材料的可塑性及其质量。镁合金材料组织的晶粒变化如图 1 所示。