鎂合金正迎來大規(guī)模拓展應(yīng)用的關(guān)鍵時(shí)期，尤其在新能源汽車、3C電子、光通信等領(lǐng)域，已成為輕量化解決方案的重要選擇。然而，傳統(tǒng)鎂合金液態(tài)壓鑄技術(shù)仍面臨安全、環(huán)保與可靠性等多重挑戰(zhàn)，發(fā)展更先進(jìn)的專用成型工藝勢(shì)在必行。半固態(tài)注射成型技術(shù)（Thixomolding）采用類似注塑的方式，將鎂合金粒子從固態(tài)加熱和剪切至半固態(tài)后高速成型，獲得非枝晶組織，被譽(yù)為鎂的“綠色制造”技術(shù)。盡管如此，該技術(shù)在工藝、材料與應(yīng)用層面的深入研究仍存在不少空白。

上海交通大學(xué)上海鎂材料及應(yīng)用工程技術(shù)研究中心曾小勤教授團(tuán)隊(duì)，自2019年以來持續(xù)致力于該技術(shù)的研發(fā)與推廣。回顧2025年，團(tuán)隊(duì)在半固態(tài)注射成型方向發(fā)表了多篇具有代表性的文章，涵蓋工藝、材料、綜述與應(yīng)用等多個(gè)方面。以下為已發(fā)表文章的匯總，供學(xué)界與產(chǎn)業(yè)界參考交流。

(1) 工藝研究：《不同固相率下半固態(tài)注射成型AZ91D鎂合金的組織、孔隙與力學(xué)性能研究》

第一作者：? 谷立東

通訊作者：? 尚曉晴、曾小勤

引用格式：? Gu L, Shang X, Wang J, Deng J, Zhao Z, Zeng X. Effect of hierarchical cell structure and internal pores on mechanical properties of thixomolded AZ91D magnesium alloy[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2025, 35(3):749-764. DOI:10.1016/S1003-6326(24)66712-9.

摘要：? 研究了半固態(tài)注射成型AZ91D合金的顯微組織和內(nèi)部缺陷特征對(duì)其力學(xué)性能的影響。在580～640℃的觸變成型溫度下制備了測(cè)試樣品。使用X射線斷層掃描技術(shù)觀察樣品內(nèi)部孔隙，采用晶體塑性有限元模擬對(duì)樣品進(jìn)行變形分析。顯微組織表征結(jié)果表明，半固態(tài)注射成型制備的合金具有多層級(jí)的胞狀組織，α-Mg基體與周圍的共晶相組成了結(jié)構(gòu)胞。隨著注射溫度的升高，初生固相(大胞)的含量減少，材料強(qiáng)度提升。強(qiáng)度變化機(jī)制在于粗晶即使在硬取向下也承受較小的應(yīng)力。在620℃中等溫度制備的樣品具有最高的伸長(zhǎng)率、最少的孔隙數(shù)量和較低的孔隙局部聚集程度。低注射溫度下所形成的分離和撕裂以及高注射溫度下形成的缺陷帶是材料內(nèi)額外的裂紋源，它們使材料的塑性劣化。

(2) 綜述研究：《鎂合金半固態(tài)注射成型技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景》

第一作者：? 谷立東

通訊作者：? 曾小勤

引用格式：? 谷立東, 李子昕, 尚曉晴, 王杰, 李德江, 曾小勤. 鎂合金半固態(tài)注射成型技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J]. Automobile Technology & Material, 2025(4). DOI:10.19710/J.cnki.1003-8817.20240381.

摘要：? 半固態(tài)注射成型技術(shù)近年來為鎂合金行業(yè)注入了新的活力，綜述了鎂合金半固態(tài)注射成型技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景。首先，闡述了鎂合金半固態(tài)注射成型工藝的原理及優(yōu)勢(shì)，總結(jié)了鎂合金半固態(tài)注射成型機(jī)的發(fā)展歷程，指出中國(guó)在大型化裝備技術(shù)領(lǐng)域正逐步成為創(chuàng)新引領(lǐng)者。進(jìn)一步分析了基于半固態(tài)工藝技術(shù)的鎂材料組織與性能研究的最新進(jìn)展，指出該技術(shù)是充分挖掘鎂合金性能潛力、減少鑄造缺陷的重要方法之一。除Mg-Al體系外，隨著新型半固態(tài)鎂合金的研究，半固態(tài)注射成型的鎂基復(fù)合材料因具有短流程、高性能的特點(diǎn)而受到關(guān)注。鎂合金半固態(tài)注射成型技術(shù)已在消費(fèi)電子、交通工具等領(lǐng)域得到應(yīng)用，正逐步拓展至大型結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)制造，特別是在新能源汽車領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力和前景。

(3) 材料研究：《半固態(tài)注射成型鎂-高熵合金復(fù)合材料的制備與協(xié)同變形機(jī)制研究》

第一作者：? 尚曉晴

通訊作者：? 曾小勤

引用格式：? Shang X, Zhu G, Zhang H, Gu L, Wang J, Zhong S, Letzig D, Zeng X. Fabrication and deformation mechanism analysis of an AlCoCrFeNi/magnesium composite[J]. International Journal of Mechanical Sciences, 2025, 293. DOI:10.1016/j.ijmecsci.2025.110205.
摘要：? 與傳統(tǒng)陶瓷增強(qiáng)體相比，金屬顆粒已成為同時(shí)增強(qiáng)鎂合金強(qiáng)度和韌性的有效增強(qiáng)體。本研究引入高熵合金（HEA）作為增強(qiáng)體，并采用半固態(tài)注射成型技術(shù)制備了一種新型鎂基復(fù)合材料，其中含有1.5體積%的AlCoCrFeNi顆粒。AlCoCrFeNi/AZ91D復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了力學(xué)性能的良好平衡，屈服強(qiáng)度為182.8 MPa，極限抗拉強(qiáng)度為280.3 MPa，伸長(zhǎng)率為6.1%。通過原位X射線衍射和全場(chǎng)晶體塑性（CP）模擬，對(duì)復(fù)合材料的變形機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)分析。結(jié)果表明，AlCoCrFeNi顆粒在整個(gè)變形過程中有效承受了施加的載荷，未出現(xiàn)界面脫粘現(xiàn)象。基體/顆粒界面呈現(xiàn)出明顯的納米級(jí)生成層，有助于形成強(qiáng)界面結(jié)合。金屬顆粒靠近鎂基體的邊緣發(fā)生塑性滑移，有助于適應(yīng)界面非均勻變形并提高韌性。顆粒界面處較高的應(yīng)力和軟質(zhì)的界面層從根本上促進(jìn)了塑性變形。此外，AlCoCrFeNi顆粒承受單向或多向壓縮應(yīng)力，增強(qiáng)了顆粒韌性并抑制了開裂。本研究采用了一種開發(fā)輕質(zhì)金屬?gòu)?fù)合材料的新策略，利用鎂合金的低密度和體心立方高熵合金增強(qiáng)體的高強(qiáng)度結(jié)合。

(4) 應(yīng)用研究：《新能源汽車電驅(qū)殼體用鎂合金與鋁合金組織性能對(duì)比研究》

第一作者：? 谷立東

通訊作者：? 曾小勤

引用格式：? 谷立東, 王杰, 曹福勇, 曾小勤. 新能源汽車電驅(qū)殼體用鎂合金與鋁合金組織性能對(duì)比研究[J]. 壓鑄世界, 2025, 141.

摘要：? 本文以新能源汽車電驅(qū)殼體為研究對(duì)象，對(duì)比研究了壓鑄ADC12鋁合金與半固態(tài)注射成型AZ91D鎂合金的微觀組織、力學(xué)性能及耐蝕性能。結(jié)果表明：壓鑄鋁合金呈現(xiàn)樹枝晶組織，而半固態(tài)鎂合金組織由近球形α-Mg初生固相晶粒、后凝固液相晶粒和網(wǎng)狀Mg??Al??相組成，厚壁件組織致密無缺陷；本體取樣的力學(xué)性能上，半固態(tài)AZ91D鎂合金的屈服強(qiáng)度接近壓鑄ADC12鋁合金，延伸率較鋁合金有所提升；在耐腐蝕性能上，中性鹽霧下半固態(tài)鎂合金優(yōu)于壓鑄鋁合金，本體取樣的壓鑄ADC12的腐蝕速率為0.546mm/y，半固態(tài)AZ91D的腐蝕速率為0.325mm/y。

(5) 材料研究：《Al/Zn比例調(diào)控對(duì)半固態(tài)注射成型Mg-Al-Zn合金力學(xué)性能與導(dǎo)熱性能的影響機(jī)制》

第一作者：? 谷立東

通訊作者：? 王杰

引用格式：? Gu L, Wang J, Liu Y, Shang X, Zhu G, Zeng X. Composition-Microstructure-Property Relationships in Thixomolding Mg-Al-Zn Alloys: Role of the Al/Zn Ratios[J]. Metall Mater Trans A, 2025. DOI:https://doi.org/10.1007/s11661-025-08021-x
摘要：? Mg-Al-Zn合金體系在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，其中AZ91D合金因其高強(qiáng)度、耐腐蝕性和可鑄造性而成為代表。然而，在觸變成型這一適用于精密部件的半固態(tài)制造工藝中，其應(yīng)用仍受限于較差的延展性和熱導(dǎo)率，而這兩者對(duì)于汽車和電子產(chǎn)品未來應(yīng)用非常重要。本研究系統(tǒng)地研究了一系列總含量固定但Al/Zn比例不同的Mg-Al-Zn合金，以建立成分-微觀結(jié)構(gòu)-性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明，增加Al含量會(huì)通過Mg17Al12沉淀促進(jìn)屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的提高，但會(huì)降低延展性和熱導(dǎo)率。相反，添加Zn會(huì)通過促進(jìn)溶質(zhì)強(qiáng)化和減少粗大網(wǎng)狀第二相來提高延展性和熱導(dǎo)率。具有中等Al/Zn比例（如AZ64至AZ37）的合金性能均衡，其抗拉強(qiáng)度超過294 MPa，延伸率超過12%，熱導(dǎo)率在58至73 W/(m·K)之間。這些發(fā)現(xiàn)為定制適用于半固態(tài)注射成型的鎂合金設(shè)計(jì)提供了重要參考。

(6) 材料研究：《半固態(tài)注射成型SiCp/AZ37鎂合金復(fù)合材料的低周疲勞性能》

第一作者：? 周麗萍

通訊作者：? 曾小勤、朱明亮

引用格式：? 周麗萍, 谷立東, 曾小勤, 莫旭陽, 朱明亮. 半固態(tài)注射成型SiCp/AZ37鎂合金復(fù)合材料的低周疲勞性能[J]. 機(jī)械工程材料, 2025, 49(1):16-22. DOI:10.11973/jxgccl240344.

摘要：? 采用半固態(tài)注射成型工藝制備不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0,5%,12%)SiCp/AZ37鎂合金復(fù)合材料，研究了SiCp添加量對(duì)顯微組織、拉伸性能和低周疲勞性能的影響。結(jié)果表明：不同SiCp添加量下復(fù)合材料均由初生α-Mg、β-Mg17Al12析出相和SiCp組成，相比AZ37鎂合金，晶粒尺寸顯著細(xì)化，析出相數(shù)量減少，屈服強(qiáng)度和彈性模量增大，抗拉強(qiáng)度和斷后伸長(zhǎng)率減小；隨著SiCp添加量增加，拉伸斷裂模式由韌性斷裂向韌脆混合斷裂、脆性斷裂轉(zhuǎn)變；隨著SiCp添加量增加，循環(huán)滯回環(huán)變窄，低周疲勞壽命先延長(zhǎng)后縮短，循環(huán)響應(yīng)為初始循環(huán)軟化后循環(huán)硬化直至失效，循環(huán)硬化程度增大。

展望2026年，交大團(tuán)隊(duì)將呈現(xiàn)更多已開展的研究成果，并繼續(xù)圍繞該技術(shù)，在成型工藝、裝備開發(fā)、材料設(shè)計(jì)、模流技術(shù)以及應(yīng)用研究等方面開展更深入、更系統(tǒng)的工作。重點(diǎn)將致力于突破半固態(tài)成型性、制品致密度、厚壁件性能、耐腐蝕性、抗蠕變與疲勞性能等關(guān)鍵問題，進(jìn)一步闡明并調(diào)控發(fā)揮半固態(tài)組織的特性。我們期望通過持續(xù)的研究，為行業(yè)建立可靠的數(shù)據(jù)支撐與正確認(rèn)識(shí)，務(wù)實(shí)創(chuàng)新，讓半固態(tài)技術(shù)真正賦能鎂合金的制造過程與性能提升。也希望產(chǎn)業(yè)界同仁堅(jiān)定信心、攜手共進(jìn)，共同開拓鎂合金更廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用，推動(dòng)中國(guó)鎂制造走向高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展之路。