综述：镁合金触变成形技术的发展与进展综述

本综述系统总结了镁（Mg）合金触变成形（Thixomolding?）技术的最新进展，重点探讨了适用于该技术的镁合金及镁基复合材料、工艺特性与优化、成形件性能、装备发展以及工业应用案例。文章指出，Thixomolding?在制造高性能薄壁复杂结构件方面具有显著优势，如高尺寸精度（达0.01 mm）、优异力学性能及绿色制造（无需SF6保护气）特性，是推动3C产品、新能源汽车轻量化的关键技术，并对未来发展 specialized Mg合金、智能化装备及可持续生产提出了展望。

　　

镁合金触变成形技术的发展与进展综述

引言

镁合金作为实际应用中最轻的金属结构材料，密度仅为1.74 g/cm3，比铝合金轻33%，比钛合金轻60%，比钢轻75%，被誉为极具潜力的轻量化结构材料。镁合金具有高比强度/刚度、优异的减震性能、出色的电磁干扰抵抗能力和良好的生物相容性等一系列优异性能，同时具备良好的可回收性。然而，现有镁合金的强度、塑性和耐腐蚀性不足，以及加工性能差，是限制其大规模应用的主要因素。通过成分调控设计新型镁合金和优化成形工艺是克服上述应用限制的主要途径。

触变成形技术原理与优势

触变成形（Thixomolding?）属于半固态加工（SSP）技术的一种特殊形式，其工作原理类似于塑料注射成形。该工艺将镁屑送入机筒，通过螺杆旋转剪切加热至半固态，形成具有球状晶粒微观结构的半固态浆料，具有良好的流动性，最终在高速高压条件下注入模具形成目标形状的零件。与传统压铸工艺相比，触变成形具有安全性高、环保（避免使用SF₆温室气体）、精度高（收缩率仅0.38%–0.45%）、节能、高效、高性能（缺陷少、力学性能及耐腐蚀性优于压铸件）和智能化程度高等优势。

适用于触变成形的材料

镁合金与触变成形技术具有最佳的兼容性，这主要归因于其材料特性优势和工艺适应性。目前，商业镁铝系列合金，如AZ91D、AM60B和AM50A等，因其较宽的半固态温度区间而成为最成熟的触变成形应用材料。镁锌系合金是具有潜力的触变成形应用镁合金体系，通过添加Ca、稀土（RE）等元素对镁铝系合金进行改性，是开发高性能触变成形镁合金的有效策略。此外，触变成形技术在生产镁基复合材料方面也展现出巨大潜力，增强材料包括陶瓷颗粒、碳基材料和金属颗粒等。

触变成形工艺

触变成形与高压压铸（HPDC）工艺有一定相似性，但在多个方面存在显著差异。料筒温度、螺杆转速、注射速度和模具温度是触变成形的关键工艺参数，这些参数影响成形（半固态浆料的填充和凝固）、微观结构和力学性能。触变成形件中的缺陷可分为内部缺陷（如缩孔、气孔、撕裂裂纹和缺陷带）和外部缺陷（如充型不满、飞边和变形）。触变成形工艺优化方法主要包括实验优化、数值分析优化和数据驱动优化。

触变成形镁合金及镁基复合材料的性能

触变成形镁合金通常具有细晶组织，且孔隙率较低，因此其室温拉伸性能、弹性模量和硬度通常优于传统铸造方法生产的合金。通过添加RE元素或Ca、Mn、Sr等其他元素进行改性，有助于提高商业镁铝系合金的蠕变抗力。触变成形合金的特殊微观结构和低孔隙率使其具有优于铸造合金的疲劳性能。致密、偏析少、晶粒细小的触变成形组织有助于提高材料的耐磨性和耐腐蚀性。

触变成形设备

触变成形设备的发展与消费电子行业的快速发展同频共振。镁合金触变成形机主要由高速注射机构、螺旋剪切机构、感应加热机构、喂料机构、注射模具机构、合模机构和顶出机构等七部分组成。设备基本工作单元的结构和性能升级支撑了整体成形性能的提升。近年来，中国在大型触变成形设备的开发方面取得多项突破，相继推出了合模力为3000–4000吨的大型触变成形机，以满足大型镁合金一体化结构件的制造需求。

触变成形在镁合金结构件产品中的应用

消费电子行业是目前镁合金触变成形技术最成熟、应用最广泛的领域。该技术已广泛应用于笔记本电脑A/C/D壳、LED显示屏后壳、人脸识别装置外壳等电子产品的镁合金薄壁外壳零件的制造。随着镁合金在交通工具中用量的不断增加，制造交通工具结构件正成为镁合金触变成形技术应用的另一个重要领域。此外，镁合金触变成形技术在无人机、医疗器械等其他领域也展现出广阔的应用前景。

总结与展望

基于现有文献和报道，本文重点介绍了镁合金触变成形技术的研究进展。总体而言，推动触变成形技术成熟商业化需要在新型材料开发、工艺优化、设备更新和产品概念创新等方面取得突破。未来，镁合金触变成形技术将致力于满足消费电子、汽车、医疗设备和机器人等领域对高质量和轻量化产品的需求，实现从技术突破到大规模应用的飞跃。