陳京生，張艷琴，李 清，田欣幸，郎玉婧，孫葆森

(1.中國兵器工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所， 北京 100089； 2.北方材料科學(xué)與工程研究院寧波所， 浙江 寧波 315103)

1 引言

隨著輕型裝甲車輛以及單兵裝備對輕量化和機(jī)動(dòng)性的需求，先進(jìn)輕質(zhì)材料在這些裝備防護(hù)上具有潛在的應(yīng)用。鎂合金具有低密度、高比剛度、高阻尼減震等特性，將成為輕型裝甲車輛和單兵裝備首選的防護(hù)材料之一。

鎂合金作為裝甲的關(guān)鍵性能包括高比強(qiáng)度、韌性、耐腐蝕性能、焊接性能、高抗彈性能以及低成本等。鎂相對較輕，鎂(1.74 g/cm3)的密度比鋁(2.68 g/cm3)約低35%，比鋼約低77%，與凱夫拉纖維相當(dāng)。除了相對較輕的質(zhì)量外，鎂還具有良好的比剛度和阻尼特性，這2種特性都有利于抗彈和抗爆炸防護(hù)。然而與其合金相比，純鎂并不是有效的抗彈材料。鎂合金是一種在結(jié)構(gòu)和彈道性能方面都有應(yīng)用前景的金屬，其成分多種多樣。鎂合金AZ31B-O的平均密度為1.78 g/cm3，其密度在傳統(tǒng)材料的范圍內(nèi)，適宜用于人員防護(hù)。中等強(qiáng)度的商用鍛造鎂合金板，加上相對較低的密度，轉(zhuǎn)化為比強(qiáng)度，大致相當(dāng)于5083鋁裝甲合金，因此，鎂合金目前很受關(guān)注，美國陸軍正在尋求以較輕的重量提供更大的防護(hù)。

直接涂裝技術(shù)的突破使鎂合金腐蝕問題已經(jīng)解決，其應(yīng)用主要問題是其強(qiáng)度與加工性能(成形性能)相互制約。因此，世界各國圍繞鎂合金強(qiáng)度提高開展了大量的研究工作。通過熱處理工藝控制、變形軋制、大變形擠壓、粉末冶金擠壓等工藝可提高鎂合金的強(qiáng)度。通過對鎂合金微觀組織和晶體結(jié)構(gòu)研究，揭示鎂合金強(qiáng)化原理，從而找出上述工藝的關(guān)鍵工序，最終可實(shí)現(xiàn)鎂合金工業(yè)化強(qiáng)度提高。目前強(qiáng)變形水平已達(dá)到600 MPa以上；軋制變形水平達(dá)到400 MPa以上。

2 鎂合金裝甲材料強(qiáng)化研究

鎂合金因其密度低、比強(qiáng)度高而受到廣泛關(guān)注，是一種極具吸引力的工程材料，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車和其他領(lǐng)域，同時(shí)也是裝甲應(yīng)用的備選材料。

鎂合金裝甲材料的研究主要集中在AZ31B-H24、AZ91E-T6、Electron 21、Elektron 675、WE43-T5、WE54-T5、 ZK60A-T5等材料。其中AZ31B鎂合金是設(shè)計(jì)的一種通用工程合金，具有中等強(qiáng)度、良好的焊接性和耐腐蝕性，是美國陸軍研發(fā)的第一代裝甲鎂合金，可作為其他裝甲鎂合金評估的標(biāo)準(zhǔn)合金。

常用鎂合金裝甲材料的力學(xué)性能見表1。

然而，鎂合金的強(qiáng)度與成形性能相互制約阻礙了它們的應(yīng)用，因此國外諸多國家研究人員進(jìn)行了大量研究工作以探索變形鎂合金強(qiáng)化的方法。

提高鎂合金強(qiáng)度的方法主要包括大變形工藝，微合金化，熱處理以及通過鎂合金在高應(yīng)變率下變形的堆垛層錯(cuò)研究解釋鎂合金強(qiáng)化機(jī)制等。通過這些研究，獲得可行的鎂合金強(qiáng)化技術(shù)途徑。

表1 常用鎂合金裝甲材料的力學(xué)性能

2.1 鎂合金裝甲材料的強(qiáng)化處理技術(shù)

目前鎂合金強(qiáng)化處理方案主要包括大塑性變形(SPD)，例如等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)、快速凝固(RS)、雙輥鑄軋(TRC)等。

Li等[1]采用等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)工藝，在200 ℃溫度下對ZK60鎂合金進(jìn)行了加工，獲得了晶粒尺寸為0.8 μm超細(xì)晶組織，然后在應(yīng)變率高達(dá)4.0×103s-1的動(dòng)態(tài)條件下使用分離式霍普金森桿進(jìn)行了動(dòng)態(tài)加載測試研究了ECAP鎂合金動(dòng)態(tài)微觀結(jié)構(gòu)和變形行為。研究表明：與粗晶結(jié)構(gòu)相比，細(xì)晶ZK60合金在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)期間的強(qiáng)度和延展性得到改善。當(dāng)平均晶粒度為4 μm時(shí)，初始流動(dòng)應(yīng)力高達(dá)400 MPa。這一結(jié)果是重要的，因?yàn)樵谲囕v或裝甲應(yīng)用中需要合金的這種潛力。然而，目前的結(jié)果表明，ECAP后盡管較小的平均晶粒尺寸為0.8 μm，強(qiáng)度卻降低210 MPa，這主要是由于ECAP過程中出現(xiàn)了碎裂和過度時(shí)效。高應(yīng)變速率變形后的鎂合金在透射電子顯微鏡檢查中顯示位錯(cuò)密度非常高，同時(shí)存在基面位錯(cuò)和棱柱位錯(cuò)。

Ding等[2]采用等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)工藝，在320℃下對ZE41合金進(jìn)行了加工，研究了ECAP對ZE41鎂合金組織和力學(xué)性能的影響，并對其顯微組織和拉伸性能進(jìn)行了評價(jià)。據(jù)觀察，ECAP細(xì)化了晶粒和析出物，從而改變了合金的強(qiáng)度和延展性。供貨態(tài)(as-received)合金包含沿晶界分布的T相(Mg7Zn3Re)顆粒和在晶粒內(nèi)部的少量富鋯相(Zn2Zr3)顆粒。ECAP加工有效地細(xì)化了晶粒和顆粒尺寸，經(jīng)過6道ECAP工序后，細(xì)晶粒的平均尺寸減小到2 μm，處理6次的樣品具有230 MPa的屈服應(yīng)力和20%的伸長率，而在ECAP之前為160 MPa和8%。拉伸試驗(yàn)觀察到2種類型的孿生，即{1012}和{1011}。

Nie等[3]綜述了大多數(shù)可析出強(qiáng)化鎂合金中的析出物，并探討了其與強(qiáng)化的關(guān)系，確定并討論了與析出硬化和時(shí)效硬化相關(guān)的挑戰(zhàn)，概述了通過析出硬化合理設(shè)計(jì)和開發(fā)更高強(qiáng)度和最終超高強(qiáng)度鎂合金的指南。結(jié)果表明：這些合金中的析出現(xiàn)象，特別是在析出過程的非常早期階段，仍遠(yuǎn)未被很好地理解，許多基本問題仍未解決。目前，鎂合金中的析出和硬化仍有許多未解決和具有挑戰(zhàn)性的問題，這為未來的進(jìn)一步研究提供了充分的機(jī)會。這些問題包括：等溫時(shí)效早期形成的析出相的結(jié)構(gòu)和組成；為什么這種析出板條抗增厚？為什么它們成對或成簇形成？如何生成所需縱橫比的棱柱板條？板條狀析出物的慣平面和相平衡的因素；微合金元素在強(qiáng)化析出相的成核和生長中的精確作用；析出物在變形過程中如何與位錯(cuò)和孿晶相互作用等。

2.2 鎂合金裝甲材料的微合金化強(qiáng)化

鋁、鋅或稀土等合金元素可以使鎂析出強(qiáng)化。這種強(qiáng)化鎂合金的低密度導(dǎo)致其被用作航空、航天材料，并且(近些年來)被認(rèn)為可用作裝甲材料。因此，了解它們對高應(yīng)變率載荷的反應(yīng)變得越來越重要。

Hazell1等[4]采用平板沖擊技術(shù)測量了裝甲級變形鎂合金Elektron 675在1D沖擊載荷下的縱向應(yīng)力演化，使用外差測速儀(Het-v)系統(tǒng)對層裂行為進(jìn)行了研究，對時(shí)效和未時(shí)效材料的Hugoniot彈性極限(HEL)進(jìn)行了估算。測量了Elektron 675的Hugoniot，發(fā)現(xiàn)其關(guān)系為Us= 4.33+1.37up(ρ0= 1.903 g/cm3)。已經(jīng)測量了HEL，發(fā)現(xiàn)T5條件下為(0.38±0.03)GPa，F(xiàn)條件下為(0.27±0.02)GPa。剝落強(qiáng)度評估發(fā)現(xiàn)在(0.4～0.7)GPa之間的變化，已被證明不受時(shí)效的影響。

Gusieva等[5]為了便于深入了解不同合金添加元素影響，選擇鎂合金AZ31B作為基準(zhǔn)材料。評估合金元素添加影響的關(guān)鍵指標(biāo)是強(qiáng)度、微觀組織和耐腐蝕性。在選擇合金元素時(shí)，它們在鎂中的溶解度是一個(gè)關(guān)鍵的標(biāo)準(zhǔn)，因此晶粒尺寸減小和/或固溶強(qiáng)化會導(dǎo)致潛在的強(qiáng)度增加。另外還需考慮原子半徑，因?yàn)橐炎C明較大的原子可以降低在鎂合金中觀察到的織構(gòu)程度。研究結(jié)果表明：在鑄態(tài)下具有最高晶界密度(較小晶粒尺寸)的鎂合金，在擠壓態(tài)下具有更均勻、更細(xì)晶粒的微觀結(jié)構(gòu)。力學(xué)性能與晶粒尺寸、固溶強(qiáng)化和沉淀物成分/含量之間的相互作用存在復(fù)雜的依賴關(guān)系。由于較高的電位和較低的電流是所希望的性能組合，元素如鋁、砷、鈧和銦似乎顯示出改善AZ31B腐蝕性能的希望。雖然镥(Lu)的加入似乎提高了性能，但由于成本和可用性的原因，人們對其使用表示擔(dān)憂。AZ31B的織構(gòu)程度最高，而鍶(Sr)改性的織構(gòu)程度最低。所有添加合金元素的最強(qiáng)至最弱織構(gòu)的總體排名如下:鉍(Bi)、AZ31B、鈧(Sc)、砷(As)、銀(Ag)、镥(Lu)、銦(In)、鈦(Ti)、釔(Y)、鋰(Li)、鍶(Sr)、鈣(Ca)、BiNd和稀土基合金。

M.Bleckmann等[6]在準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)應(yīng)變率下，研究了Elektron 675鎂合金在供貨狀態(tài)和不同ECAP路徑后的微觀組織和力學(xué)性能。力學(xué)測試表明：相對于熱退火或ECAP處理的樣品，供貨態(tài)合金具有最高的強(qiáng)度。事實(shí)上，E675-4C樣品的強(qiáng)度低于單程ECAP樣品。盡管強(qiáng)度較低，E675-4C合金被發(fā)現(xiàn)在準(zhǔn)靜態(tài)拉伸載荷下具有最高水平的吸收能量，因?yàn)槠溲诱剐源蟠筇岣?。研究表明，在?fù)雜鎂合金中，采用溫度逐步降低法的ECAP加工方法可以實(shí)現(xiàn)顯著的微觀組織細(xì)化和伴隨的力學(xué)性能提高。然而，獲得的結(jié)果表明，在這項(xiàng)工作中使用的4步ECAP不足以同時(shí)提高強(qiáng)度和延展性。因此，未來的努力應(yīng)集中在開發(fā)一個(gè)更復(fù)雜的工序，無論是在步驟數(shù)或溫度分布方面，以便獲得所需的性能提高。

Xu等[7]通過熱擠壓成功地研制出高強(qiáng)度、高延展性的高性能Mg-8.2Gd-3.8Y-1.0Zn-0.4Zr合金。分析了板狀長周期堆垛有序(LPSO)相和固溶偏聚堆垛層錯(cuò)對動(dòng)態(tài)再結(jié)晶(DRX)行為的影響。對含有板狀LPSO相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金進(jìn)行熱擠壓，并研究了薄板狀LPSO相和/或固溶偏析的SF對鎂合金顯微組織和力學(xué)性能的影響。在熱擠壓過程中，平均直徑約為200 nm的細(xì)小平衡β-Mg5RE顆粒在合金晶界處動(dòng)態(tài)彌散析出。晶界處細(xì)小的β析出可以發(fā)揮Zener釘扎效應(yīng)，限制晶粒生長。在混晶內(nèi)部的細(xì)小薄片是在擠壓過程中形成的新晶粒。在鎂合金中同時(shí)添加鋅和釓/釔可以降低鎂合金中的堆垛層錯(cuò)能(SFE)，導(dǎo)致在基面上形成許多缺陷。DRX后的進(jìn)一步變形引起的局部應(yīng)變場可能會刺激堆垛層錯(cuò)(SF)的形成，并促進(jìn)固溶原子向2種擠壓態(tài)合金的彌散晶粒內(nèi)的SF擴(kuò)散。在均勻化后的緩慢冷卻過程中形成的一些板狀LPSO相是碎裂的，并且主要分布在爐冷+擠壓(F+E)試樣的固定晶界處，這也在熱擠壓過程中施加釘扎效應(yīng)并影響合金的DRX。因此，通過控制LPSO相和亞穩(wěn)相的析出來改變Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的DRX比和織構(gòu)強(qiáng)度是一種有效的方法。F+E試樣具有356 MPa的屈服強(qiáng)度、419 MPa的抗拉強(qiáng)度和17.8%的斷裂伸長率；而淬火+擠壓(Q+E)試樣為379 MPa的拉伸屈服強(qiáng)度、442 MPa的抗拉強(qiáng)度和14.7%的斷裂伸長率。

Kittner等[8]研究了雙輥鑄軋法生產(chǎn)的Mg-2Zn-1Al-0.3Ca板材的微觀組織、織構(gòu)、力學(xué)性能和熱變形行為。雙輥鑄軋狀態(tài)揭示了金屬間化合物主要位于枝晶間區(qū)域的枝晶微觀結(jié)構(gòu)。雙輥鑄造樣品在420 ℃退火2 h，然后進(jìn)行平面應(yīng)變壓縮試驗(yàn)，以研究硬化和軟化行為。退火處理后晶粒組織由平均直徑約為19 μm的等軸晶粒組成。雙輥鑄造狀態(tài)顯示出典型的基面織構(gòu)(basal texture)，退火狀態(tài)通過沿橫向擴(kuò)展基面極(basal poles)而顯示出弱化的織構(gòu)。雙輥鑄造Mg-2Zn-1Al-0.3Ca合金提供了良好的240 MPa極限拉伸強(qiáng)度。流動(dòng)曲線表明熱變形過程中發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。對于從250～450 ℃的有效范圍以及從0.01～10 s-1的等效對數(shù)應(yīng)變率，給出計(jì)算的模型系數(shù)。雙輥鑄造和退火的Mg-2Zn-1Al-0.3Ca合金的塑性流動(dòng)的平均活化能為180.5 kJ/mol。加工圖顯示了一個(gè)在370 ℃以上溫度和3～10 s-1應(yīng)變率范圍內(nèi)具有流動(dòng)不穩(wěn)定的區(qū)域。在這些形成條件下，沿晶界產(chǎn)生并生長了晶間裂紋。

2.3 鎂合金裝甲材料堆垛層錯(cuò)研究揭示強(qiáng)化機(jī)制

近年來，國內(nèi)外研究人員通過鎂合金在高應(yīng)變率下變形機(jī)制的研究來探究鎂合金的強(qiáng)化機(jī)制，從而找出強(qiáng)化鎂合金的技術(shù)途徑。

Asgari等[9]研究了釔對AE42和AE44鑄造鎂合金在沖擊載荷下織構(gòu)形成、組織演變和力學(xué)響應(yīng)的影響。選擇的應(yīng)變率為800 s-1和1 100 s-1，并使用分離式霍普金森壓桿進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果表明：高速沖擊后，釔含量較低的試樣中形成了較弱的基面織構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，隨著釔濃度的增加，沖擊合金的強(qiáng)度、塑性和位錯(cuò)密度增加，孿晶率降低，表明釔對孿晶的形核和長大有明顯的影響。在沖擊載荷作用下，孿晶交叉處位錯(cuò)的積累導(dǎo)致了試樣的開裂和斷裂。在含有Al2Y的鑄態(tài)試樣的顯微組織中，觀察到了針狀、球狀和片狀3種類型的析出相。隨著合金中釔含量的進(jìn)一步增加，孿晶對變形過程的貢獻(xiàn)減小，但位錯(cuò)密度增加。由于Y含量的增加，孿晶活性的降低和位錯(cuò)密度的增加可能與第二相Al2Y體積分?jǐn)?shù)的增加有關(guān)。Al2Y相可以降低孿晶系統(tǒng)的形核和活化，導(dǎo)致滑移位錯(cuò)(滑移變形模式)的高活化，滑移位錯(cuò)可以是金字塔形的〈c+a〉全位錯(cuò)。錐面滑移的全位錯(cuò)〈c+a〉與AZ和AM等其他鑄造鎂合金相比，滑移可導(dǎo)致AE合金具有更好的延展性，使AE合金成為高應(yīng)變率應(yīng)用的更好候選材料。

Jishnu Bhattacharyya等[10]通過該模型解釋了初始中等織構(gòu)的存在及其在變形過程中的演變。結(jié)果表明，適度的織構(gòu)是造成板材在整個(gè)厚度和平面內(nèi)行為差異的原因。該模型也有助于協(xié)調(diào)為什么平面內(nèi)響應(yīng)幾乎各向同性，盡管存在正交各向異性(非徑向?qū)ΨQ)織構(gòu)。晶體塑性模擬結(jié)果表明，板的初始織構(gòu)導(dǎo)致板材在整個(gè)厚度方向的各向異性和近面內(nèi)的各向同性。該模型還提供了導(dǎo)致觀察到的流動(dòng)響應(yīng)和塑性各向異性(r值)隨應(yīng)變演變的機(jī)制(滑動(dòng)模式)。最后，可以從模型中獲得單個(gè)滑移系統(tǒng)的速率靈敏度。表明棱柱面滑移對速率最敏感，其次是〈c+a〉。另一方面，基面滑移和拉伸孿晶對速率不敏感。進(jìn)一步的研究正在進(jìn)行，包括熱激活位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的作用，量化力學(xué)測試期間的織構(gòu)演變。

3 鎂合金裝甲耐腐蝕性能研究

由于鎂合金耐腐蝕性差，其應(yīng)用受到較大限制。一般來說，通過合金化元素添加、表面涂層或鍍層、表面改性等均可提高鎂合金的耐腐蝕性能。鎂合金若要廣泛應(yīng)用車輛、航空、航天、兵器等領(lǐng)域，就必須具有高強(qiáng)度、高延性和耐腐蝕性。但延性、耐腐蝕性通常和強(qiáng)度成反向關(guān)系。因此很難同時(shí)優(yōu)化這3種性能，需要尋找3個(gè)性能提高的平衡技術(shù)途徑。

Xu等[11]設(shè)計(jì)了一種超低密度(1.4 g/cm3)的鎂-鋰基合金，它比迄今為止報(bào)道的鎂合金更堅(jiān)固、更有韌性、更耐腐蝕。通過設(shè)計(jì)特定成分的鎂-鋰基合金，然后進(jìn)行熱擠壓、加熱(固溶處理)和水淬、低溫時(shí)效(<100 ℃；WQA)和冷軋(WQAR)，獲得體心立方(bcc)基體中的固溶納米結(jié)構(gòu)。研究表明，均勻的碳酸鋰薄膜具有抗環(huán)境腐蝕的能力，其表面覆蓋率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的六方密排(hcp)鎂基合金，這解釋了該合金優(yōu)異的抗腐蝕性。從鎂鋰合金強(qiáng)度-延展性-腐蝕性能曲線顯示出強(qiáng)度和耐腐蝕性的顯著雙重提高。硬度和耐蝕性的最佳組合是380 ℃淬火；這產(chǎn)生了晶粒尺寸為100 μm的完全β相基體，一些不溶的Al2Y組成顆粒從鑄造和擠壓階段殘留下來。透射電鏡(TEM)揭示了淬火后粗晶β晶粒內(nèi)不尋常的納米結(jié)構(gòu)，水淬(WQ)合金β晶粒中產(chǎn)生的固溶納米結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致高強(qiáng)度和低延性的可能原因。低溫下鋰在bcc鎂晶格中的高擴(kuò)散率可能是固溶納米結(jié)構(gòu)快速形成的主要因素。

Wang等[12]在雙電解質(zhì)體系中，基于恒流模式發(fā)展了兩步降流模式，在ZK60鎂合金表面制備微弧氧化膜。用電壓-時(shí)間曲線分析了涂層的生長特性，用掃描電鏡表征了涂層的微觀結(jié)構(gòu)。同時(shí)，研究了微弧氧化膜的粗糙度、腐蝕行為和顯微硬度。在“1.2A-0.6A”兩步電流模式下生產(chǎn)的涂層顯示出比在另一種模式下生產(chǎn)的涂層更小的腐蝕速率0.155 9 g/(m2·h)。納米劃痕實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用“1.2A-0.6A”模式制備的涂層與基體具有很強(qiáng)的結(jié)合強(qiáng)度。在此優(yōu)化模式下，MAO工藝的能耗最低，為49.8W/(dm2·m)。在1.2～0.6 A兩步電流降低模式下制備的涂層顯示出最佳的耐腐蝕性、最高的附著力、最低的粗糙度和最高的顯微硬度。階梯降流方式不僅能提高微弧氧化膜的性能，而且可節(jié)能降耗。

美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室Placzankis等[13]對工業(yè)純鎂(CPMg 9980B)、AZ31B-H24、AZ91C-T6、E675-T5、K1A、WE43B-T5、ZE41A和ZK60A-T5在無涂層條件下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室加速腐蝕試驗(yàn)，以評估它們的腐蝕性能。從中性鹽霧和GM 9540P的掃描中可以明顯看出，工業(yè)純Mg在腐蝕方面是最差的。根據(jù)質(zhì)量損失計(jì)算的腐蝕速率比剩余合金中最差的中性鹽霧腐蝕速率高兩個(gè)數(shù)量級，比循環(huán)腐蝕速率高1個(gè)數(shù)量級。AZ31B-H24與大多數(shù)其他合金相比，總體表現(xiàn)良好。NSF中AZ31B-H24的7.1 mpy測量值在軍用規(guī)范中規(guī)定的允許范圍內(nèi)。NSF腐蝕以絲狀開始，在72 h時(shí)最明顯，然后在168 h暴露結(jié)束時(shí)向外擴(kuò)展以覆蓋更大的區(qū)域。AZ91C-T6觀察到的耐腐蝕性非常好，在外觀上可以與AA5083-H131相媲美，并且在相同條件下，在相似的暴露時(shí)間內(nèi)容易超過AA2024-T3。這種合金在自然科學(xué)基金和循環(huán)暴露下幾乎沒有腐蝕。E675-T5合金是2種暴露條件下腐蝕最嚴(yán)重的合金。K1A具有與AZ31B-H24和WE43B-T5相當(dāng)?shù)哪透g性。鎂合金WE43B以其耐腐蝕性和良好的力學(xué)性能而聞名。它與AZ31B-H24和K1A的耐腐蝕性相似。在NSF和循環(huán)腐蝕中，盡管沒有工業(yè)純Mg或E675-T5合金差，ZE41A確實(shí)比大多數(shù)其他合金表現(xiàn)更差。鎂合金ZK60A-T5在成分上與ZE41A相似，在暴露的腐蝕模式下與ZE41A非常相似。這種合金最著名的應(yīng)用是制作抗沖擊和承受高應(yīng)力條件的部件。與ZE41A一樣，材料損失的主要模式是點(diǎn)蝕，也有一些絲狀腐蝕的跡象。

He等[14]通過信噪比分析研究了鋰(Li)、鋁(Al)、釔(Y)元素對Mg-Li-Al-(Y)合金微觀組織和腐蝕行為的影響。優(yōu)化后合金的腐蝕速率約為2.14 mm/y，仍高于超純Mg的本征腐蝕速率0.3 mm/y。信噪比分析表明，影響Mg-Li-Al-(Y)合金耐蝕性的合金元素順序?yàn)锳l>Li>Y。在Mg-Li-3%Al-Y合金中，Al2Y相的均勻分布削弱了化合物與基體之間的電化學(xué)差異。Li含量影響Mg-Li合金的相結(jié)構(gòu)。特別是在雙相合金中，α-Mg相起陰極作用，β-Li相被溶解。具有較低腐蝕電流密度、失重率和析氫速率的Mg-Li-Al-(Y)合金的最佳成分為Mg-10Li-3Al-0.6Y合金。Mg-10Li-3Al-0.6Y合金具有較好的耐蝕性，其主要原因是Mg-10Li-3Al-0.6Y合金組織均勻；富Al顆粒與β-Li相之間減弱的微電偶腐蝕；和具有較高面積分?jǐn)?shù)的均勻分布的α-Mg相作為腐蝕阻擋層。

4 鎂合金裝甲焊接技術(shù)研究

鎂合金要在裝甲車輛上獲得應(yīng)用，必須具有良好的焊接性能。盡管美軍標(biāo)準(zhǔn)把AZ31B鎂合金定義為可焊裝甲，但是行業(yè)內(nèi)還是對鎂合金的熔化極氣體保護(hù)焊(MIG)和攪拌摩擦焊(FSW)焊接技術(shù)以及焊接材料進(jìn)行了大量研究。目的就是突破鎂合金焊接技術(shù)，將鎂合金裝甲用于未來輕型戰(zhàn)車。

4.1 攪拌摩擦焊

Wang等[15]采用10 mm厚的AZ31B鎂合金，通過設(shè)置不同的攪拌摩擦焊接參數(shù)，得到了不同的焊接接頭。對接頭區(qū)進(jìn)行了金相分析和沖擊加載試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)研究表明，對AZ31B鎂合金選擇合適的攪拌摩擦焊參數(shù)，對于10 mm厚的AZ31B鎂合金，攪拌頭轉(zhuǎn)速為600 r/min，焊接速度為120 mm/min時(shí)，接頭組織致密，出現(xiàn)大量孿晶，有利于提高接頭性能，接頭的沖擊載荷為母材的95.5%。但當(dāng)攪拌頭轉(zhuǎn)速為1 000 r/min、焊接速度為120 mm/min時(shí)，接頭沖擊載荷僅為母材的60.3%。所有沖擊試件的斷裂帶均表現(xiàn)為韌性斷裂。

Dharani等[16]對FSW工藝參數(shù)和PWHT對鎂焊接接頭抗沖擊性能的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究。旨在研究鎂板和焊接接頭對于輕型國防車輛結(jié)構(gòu)的適用性。用7.62 mm穿甲彈測定了鎂(AZ31B)基體金屬(BM)、攪拌摩擦焊(FSW)和焊后熱處理(PWHT)靶板的實(shí)驗(yàn)彈道性能。攪拌頭轉(zhuǎn)速為1 000、1 200、1 400 r/min，焊接速度為40、50、60 mm/min。當(dāng)攪拌頭轉(zhuǎn)速為1 200 r/min，焊接速度為50 mm/min時(shí)，獲得了具有更好拉伸和沖擊性能的無缺陷焊縫，接頭抗拉強(qiáng)度最高(161.42 MPa)，沖擊能量為5 J。退火溫度在250 ℃下進(jìn)行約1 h的PWHT，與FSW接頭相比，由于退火效應(yīng)，PWHT接頭的顯微硬度有所提高。細(xì)晶結(jié)構(gòu)獲得最高硬度(67HV)，PWHT靶觀察到析出顆粒。PWHT靶板的穿深分別比BM靶板和FSW靶板低約17.55%和16.31%。彈丸穿透通道的掃描電鏡觀察顯示絕熱剪切帶(ASB)的形成。與PWHT表面相比，由于大量的ASB線，彈道沖擊FSW表面顯示出更多的宏觀裂紋。PWHT接頭沒有任何斷裂失效模式，只有較小的裂紋和ASB線，因而提高抗彈性能。實(shí)驗(yàn)觀察表明，AZ31B鎂合金是開發(fā)輕型裝甲車輛的合適替代裝甲材料。

4.2 熔化極氣體保護(hù)焊(MIG)

裝甲鎂合金應(yīng)用的焊接工藝主要是MIG焊接，厚板的MIG焊接尤為重要。目前，國內(nèi)外正在開展裝甲鎂合金的MIG焊接工藝研究。

M.Gao等[17]研究了激光熔化極氣體保護(hù)焊(MIG)混合焊接AZ31鎂合金。從焊縫形狀、顯微組織特征和力學(xué)性能等方面對激光-金屬惰性氣體(MIG)混合焊接AZ31鎂合金進(jìn)行了研究，并與單一激光焊接和電弧焊接進(jìn)行了比較。混合焊縫的極限抗拉強(qiáng)度和伸長率遠(yuǎn)高于激光焊縫，分別達(dá)到母材的97.8%和87.5%。在此實(shí)驗(yàn)條件下，混合焊接的效率比單一激光焊接快1.2倍。電弧區(qū)比激光區(qū)具有更粗的晶粒尺寸和更寬的部分熔化區(qū)。結(jié)果表明：激光熔化極氣體保護(hù)焊是一種有效的鎂合金焊接方法。

G.Song等[18]]對AZ31B鎂合金進(jìn)行了脈沖金屬惰性氣體焊接，在優(yōu)化的參數(shù)下獲得了高質(zhì)量的連續(xù)對接接頭。研究了參數(shù)對焊縫成形和焊接穩(wěn)定性的影響以及不同焊絲焊道的顯微組織、力學(xué)性能和斷裂情況。結(jié)果表明：熔合區(qū)和熱影響區(qū)的沉淀物均勻、分散且?guī)缀醭暑w粒狀。熔合區(qū)晶粒細(xì)小，與母材相比，熱影響區(qū)晶粒沒有長大。焊縫的極限抗拉強(qiáng)度可達(dá)母材的94%，平均延伸率為11%。

5 鎂合金裝甲抗彈性能研究

作為裝甲材料，最主要的使用性能就是抗彈性能。同時(shí)還應(yīng)具有良好的成形性能如焊接性能和加工性能以及低成本。因此裝甲材料行業(yè)的研究人員不斷探索提高鎂合金的抗彈性能，兼具其他使用性能。

Do yeon HWANG等[19]實(shí)驗(yàn)研究了鎂合金彈道高速沖擊性能，鎂合金在高速沖擊時(shí)的動(dòng)態(tài)侵徹現(xiàn)象。測定了鎂合金(AZ31B-O)和熱處理鎂合金(AZ31B-200 ℃、AZ31B-300 ℃和AZ31B-430 ℃)試樣的表面硬度，并研究了熱處理溫度對試樣力學(xué)性能的影響。使用兩級輕氣炮，靶板設(shè)定為室溫下0°傾角，撞擊速度為550 m/s。研究表明，與鎂合金(AZ31B-O)相比，熱處理后鎂合金(AZ31B-200 ℃、 AZ31B-300 ℃、AZ31B-430 ℃)的沖擊功和抗侵徹性降低。高速沖擊試樣中產(chǎn)生沖擊波，并在試樣后部形成膨脹波。證實(shí)了2種波的相互作用，在試樣中產(chǎn)生剪應(yīng)力，并使試樣斷裂。

Tyrone L.Jones等[20]對AZ31B鎂合金進(jìn)行了評估。MENA公司生產(chǎn)軋制產(chǎn)品并進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行彈道試驗(yàn)。對H24和O回火合金的彈道數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。研究表明，AZ31B鎂合金板的彈道性能與5083鋁相當(dāng)，除了20 mm破片模擬彈(FSP)的性能低20%左右。在比較AZ31B和軋制均質(zhì)裝甲(RHA)的抗彈性能時(shí)，發(fā)現(xiàn)結(jié)果與威脅以及板材厚度有關(guān)。鎂板材在0.22 cal和20 mm FSP條件下的性能優(yōu)于RHA，在0.50 cal AP M2條件下的性能與RHA相當(dāng)；在0.30 cal AP M2和0.50 cal FSP條件下，不如RHA的性能。AZ31B-O和AZ31B-H24對0.22-cal FSP，其性能幾乎相同。

Tyrone L.Jones等[21]按照MIL-DTL-46027J的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)對AZ31B進(jìn)行了V50實(shí)驗(yàn)。AP彈道性能數(shù)據(jù)顯示，AZ31B對彈丸的質(zhì)量系數(shù)非常相似。AZ31B厚度的增加并沒有改善整體彈道性能。FSP彈道性能數(shù)據(jù)表明，對于較薄的板，AZ31B的性能優(yōu)于5083Al。研究結(jié)果表明：AZ31B-H24在同等重量的基礎(chǔ)上與5083-H131鋁裝甲具有競爭力。與5083-H131相比，這種鎂合金對AP彈丸具有更好的抗彈性能，而5083-H131提供更好的破片防護(hù)。合金化可以提高AZ31B的層裂強(qiáng)度。

F.T.M.van Wegen等[22]對鎂合金Elektron 675、Elektron WE54和鎂-鋰(9%)合金采用7.62 mm彈丸、14.5 mm API/B32和20 mm FSP進(jìn)行了抗彈性能測試。為了進(jìn)行比較，使用了2種標(biāo)準(zhǔn)裝甲鋁合金AA5083-H32和AA7075-T651。Elektron材料全部采用擠壓法制備，鎂鋰合金為鑄造。防護(hù)水平對應(yīng)STANAG 4569中的3級或4級。研究結(jié)果表明：Elektron 675似乎在質(zhì)量和空間系數(shù)以及開裂方面具有最佳的彈道效果。抗多發(fā)彈打擊能力似乎是一個(gè)問題。到目前為止，最好的材料是MgLi，但是質(zhì)量和空間系數(shù)都很低。

Sbawn M.Walsb等[23]對AZ31B-H24鎂合金和5083-H131鋁合金軋制板進(jìn)行了等重(即面密度)評定。通過薄規(guī)格AZ3lB-H24板和5083鋁合金對0.22 cal破片模擬彈丸(FSP)的V50彈道極限(抗彈性能)對比，AZ31B-H24在同等重量下優(yōu)于5083-H131鋁裝甲。對3種鎂合金(AZ3IB、WE43和E675)的準(zhǔn)靜態(tài)特定力學(xué)性能和斷裂應(yīng)變與4340鋼和Ti-6V-4Al合金進(jìn)行了比較。研究證明，在開發(fā)未來高性能頭戴式防護(hù)系統(tǒng)時(shí)，存在正在研究的替代材料和設(shè)計(jì)方法。提供這些信息的動(dòng)機(jī)是為了激勵(lì)頭盔材料和設(shè)計(jì)選擇不太傳統(tǒng)的方法，以便在沒有過多重量增加的情況下，滿足更廣泛、可能更嚴(yán)重的威脅和作戰(zhàn)條件要求。

Tyrone Jones等[24]和美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室對AZ31B和AMX602進(jìn)行了力學(xué)冶金分析和抗0.22 cal破片模擬彈丸的彈道分析與評估。將粉末冶金鎂合金的力學(xué)性能和抗彈性能與常規(guī)加工的AZ31B-H24進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：初生粉末間良好的冶金結(jié)合不僅可以獲得較高的抗拉強(qiáng)度(TS)和屈服強(qiáng)度(YS)，而且可以獲得較高的伸長率。使用霧化粉末壓實(shí)擠壓AMX602合金與鑄錠擠壓合金相比，拉伸強(qiáng)度(TS)和屈服強(qiáng)度(YS)分別增加了約35%和70%?？焖倌藺MX602擠壓材料抗拉強(qiáng)度為447 MPa，屈服強(qiáng)度為425 MPa，優(yōu)于鋁合金2014-T4?；w中大量的合金元素不利于保持較高的延伸率。晶粒細(xì)化和金屬間化合物細(xì)化是改善鎂合金強(qiáng)度和塑性平衡的有效途徑，但快速凝固鎂合金粉末的快速凝固工藝有待優(yōu)化。

Zhen等[25]利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡研究了AM60B鎂合金在500 ms-1彈丸沖擊下絕熱剪切帶的微觀結(jié)構(gòu)演變。結(jié)果表明：在彈坑周圍形成了變形帶和相變帶，不同沖擊下的相變帶呈現(xiàn)出不同的響應(yīng)。證實(shí)了相變帶中存在超細(xì)晶和等軸動(dòng)態(tài)再結(jié)晶粒，并提出孿晶誘導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制是導(dǎo)致相變帶中超細(xì)晶形成的原因。顯微硬度測量表明：帶中的顯微硬度比基體高兩倍，這應(yīng)歸因于應(yīng)變硬化和晶粒細(xì)化。鎂合金在彈道沖擊下存在變形帶和轉(zhuǎn)變帶2種類型的韌窩；鎂合金變形帶的變形組織由超細(xì)等軸動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒組成，其形成應(yīng)歸因于孿晶誘導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制；帶內(nèi)顯微硬度高于基體，這應(yīng)歸因于應(yīng)變硬化和晶粒細(xì)化。

Tyrone L.Jones等[26]對擠壓AMX602和ZAXE1711的顯微組織、力學(xué)性能和沖擊響應(yīng)進(jìn)行了表征。通過先進(jìn)的粉末冶金工藝和化學(xué)合金化，獲得了優(yōu)異的力學(xué)性能。與采用鑄錠坯料的AMX602擠壓合金相比，粉末擠壓材料的TS和YS顯著提高30%～45%。采用623K的預(yù)熱溫度，可獲得422MPa抗拉強(qiáng)度和14.2%延伸率的良好平衡。新型鎂合金AMX602和鎂合金ZAXE1711棒材與鎂裝甲合金AZ31B板相比，表現(xiàn)出優(yōu)越的抗彈性能，其彈道極限高33%。

美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室Jones等[27]評估了用于車輛和人員防護(hù)的高強(qiáng)度鎂合金Elektron 675的抗彈性能和腐蝕性能。將Elektron 675與鎂合金AZ31B和鋁合金AA5083的性能進(jìn)行了比較。研究表明，與鎂AZ31B和鋁合金AA5083相比，鎂合金E675在同等重量的情況下提供了高達(dá)28%的彈道保護(hù)(取決于彈丸)。E675化學(xué)成分中的稀土元素增加了材料的重量。隨著厚度的增加，E675比AZ31B和AA5083的抗彈性能改善百分比顯著降低。這主要是由于E675缺乏延展性，從而降低了材料的能量耗散。另外，在將E675視為裝甲應(yīng)用的可靠解決方案之前，需要解決E675的大量開裂和極低的固有耐腐蝕性。目前E675不符合軍用規(guī)范MIL-DTL-32333中規(guī)定的耐腐蝕性要求。最后，與AZ31B和AA5083相比，E675化學(xué)成分中的稀土元素可能會增加材料的成本。作為裝甲材料，還需要考慮面密度和成本。

Mohamad Faizal Abdullah等[28]通過AZ31B鎂合金在彈道沖擊條件下的變形觀測，研究鎂合金在彈道沖擊下的行為，以435m/s的速度對鎂合金板進(jìn)行了9 mm×19 mm帕拉貝魯姆槍彈的射擊，彈道試驗(yàn)按照NIJ標(biāo)準(zhǔn)Ⅲa級進(jìn)行，分析使用9 mm×19 mm帕拉貝魯姆彈對特定鎂合金彈道沖擊的影響。彈道試驗(yàn)表明，該彈丸在鎂合金AZ31B中的穿深為8 mm，板厚為25 mm，在樣品上沒有觀察到完全侵徹。這表明鎂合金可承受9 mm×19 mm帕拉貝魯姆彈丸的彈道沖擊。

Megan L.Lynch等[29]通過穿甲(AP)和破片模擬彈丸(FSP)對鎂合金WE43C的彈道性能進(jìn)行了評估。針對(0.25～2.94)英寸厚的不同材料進(jìn)行了V50彈道防護(hù)極限測定，對第二代鎂合金WE43C進(jìn)行了小口徑武器/彈丸的彈道測試。所收集的數(shù)據(jù)用于確定WE43C作為美軍標(biāo)DTL-32333中一種新型可焊接裝甲所需的最低V50彈道極限。從2014年開始，新版的標(biāo)準(zhǔn)MIL-DTL-32333A增加了WE43C鎂合金。經(jīng)過測試和評估表明，在不同程度上，WE43C表現(xiàn)出更高的強(qiáng)度和更高的抗彈性能，對FSP和AP威脅的彈道性能高于2009年版MIL-DTL-32333的對應(yīng)材料AZ31B。合金的進(jìn)一步比較表明，與AZ31B相比，WE43C略有剝落增加。

Tyrone L.Jones等[30]使用AMX602材料規(guī)格38.1 mm(1.5-in.)的棒材、101.6 mm(4-in.)板材和152.4 mm(6-in.)板材在ARL和JWRI進(jìn)行了力學(xué)分析和動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)。對結(jié)果進(jìn)行了參數(shù)化分析，并與常規(guī)加工的AZ31B-H24和AA5083-H131進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：AMX602的彈道性能在泰伯公司生產(chǎn)的38.1 mm的棒材和101.6 mm寬的板材上得到了成功的再現(xiàn)。總的來說，AMX602板材的性能比AZ31B鎂合金的性能提高18%～31%?；谟邢薜膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，152.4 mm板產(chǎn)生的極限強(qiáng)度和延性組合低于101.6 mm板，導(dǎo)致V50彈道極限降低7%。盡管如此，152.4 mm板提供了足夠的減速機(jī)制，超過目標(biāo)AA5083板的彈道性能2%。但101.6 mm板的靜態(tài)性能與彈道性能無相關(guān)性。一個(gè)可能的解釋可能是該板的模具溫度和坯料溫度在擠壓過程中不同。觀察到所有板材都具有一定的抗侵徹性能。38.1 mm的棒材到152.4 mm寬的AMX602板材，出現(xiàn)了類似的局部損傷。

6 鎂合金裝甲標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

隨著鎂合金技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外在鎂合金標(biāo)準(zhǔn)制定方面也是快速發(fā)展。目前已制定出鎂合金材料制備、零部件制備以及理化檢測等方面標(biāo)準(zhǔn)，形成較為完整的鎂合金標(biāo)準(zhǔn)體系。裝甲鎂合金在近20多年取得快速發(fā)展，但與裝甲鋼、裝甲鈦合金標(biāo)準(zhǔn)制定方面相比還存在差距。在裝甲鎂合金，美國目前制定了世界上第一個(gè)裝甲鎂合金標(biāo)準(zhǔn)，包含2種鎂合金，已經(jīng)更新四個(gè)版本，而我國還未制定裝甲鎂合金標(biāo)準(zhǔn)。

6.1 國外裝甲鎂合金標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

美國在鎂合金標(biāo)準(zhǔn)制定方面進(jìn)行了廣泛的研究，美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(ASTM)、汽車工程師學(xué)會(SAE)以及美國國防部先后制定了鎂合金材料基零部件以及理化檢測標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。如ASTM B80-15《鎂合金砂型鑄件標(biāo)準(zhǔn)》、ASTM B90/B90M-15《鎂合金薄板和厚板標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》、ASTM B91-17《鎂合金鍛件標(biāo)準(zhǔn)》、ASTM B92/B92M-17《用于熔煉的未合金化鎂錠和棒標(biāo)準(zhǔn)》、ASTM B93/B93M-15《用于砂型鑄件、永久模鑄件和壓鑄件的鎂合金錠標(biāo)準(zhǔn)》、ASTM B94-18《鎂合金壓鑄件標(biāo)準(zhǔn)》、ASTM B107/B107M-13《鎂合金擠壓棒材、型材、管材和線材的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》、ASTM B199-17《鎂合金永久模鑄件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》、ASTM B296-20《鑄造和鍛造鎂合金回火標(biāo)志的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施規(guī)程》、ASTM B403-20《鎂合金精密鑄件標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》、ASTM B661-12(2020)《鎂合金熱處理標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程》、ASTM B843-18E1《陰極保護(hù)用鎂合金陽極的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》、ASTM B951-11(2018)《鑄造和鍛造的非合金化鎂和鎂合金的編碼標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施規(guī)程》、ASTM B953-13《光譜化學(xué)分析用鎂和鎂合金取樣的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施規(guī)程》、ASTM B954-15《用原子發(fā)射光譜法分析鎂和鎂合金的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》等。美國汽車工程師協(xié)會也制定了鎂合金標(biāo)準(zhǔn)，如SAE AMS2466、SAE AMS2475、SAE AMS4420、SAE AMS4387、SAE AMS4392、SAE AMS4393、SAE AMS4394、SAE AMS4395、SAE AMS4396、SAE AMS4398、SAE AMS4399、SAE AMS4400、SAE J465、SAE J466、SAE AMS-M-45202、SAE AMS2768、SAE AMS4362等標(biāo)準(zhǔn)。

日本標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會也制定了大量鎂合金變形合金和鑄造合金以及鑄鍛件和檢測標(biāo)準(zhǔn)等，如JIS H 2150《鎂合金錠》《21 March 2017》、JIS H 2221《用于鑄件的鎂合金錠》(20 August 2006)、JIS H 2222《用于壓鑄件的鎂合金錠》(21 December 2020)、JIS H 4201《鎂合金薄板、厚板和坯料》(20 March 2018)、JIS H 4202《鎂合金無縫管》(22 October 2018)、JIS H 4203《鎂合金棒材和絲材》(22 October 2018)、JIS H 4204《鎂合金擠壓件》(22 October 2018)、JIS H 4205 《鎂合金鍛件》(August 20，2020 )、JIS H 5203《鎂合金鑄件》(20 August 2006)、JIS H 5303《鎂合金壓鑄件》(21 December 2020)、JIS H 0543《鎂合金薄板測定彎曲性能的試驗(yàn)方法》(20 March 2014)、JIS H 0544《鎂合金燃燒性試驗(yàn)方法》(20 November 2017)、JIS H 1322《鎂和鎂合金火花放電原子發(fā)射光譜分析方法》(21 March 2017)、JIS H 1339《鎂及鎂合金中鈹?shù)臏y定方法》(20 May 2010)、JIS H 8651《用于鎂和鎂合金的轉(zhuǎn)換和陽極氧化物涂層》(22 August 2011)。

國際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)和歐盟標(biāo)準(zhǔn)(EN)也制定了大量鎂合金標(biāo)準(zhǔn)，如變形鎂及鎂合金、鎂合金錠和鑄件、鎂及鎂合金軋制厚板和薄板、變形鎂及鎂合金擠壓桿/棒材和管材、鎂及鎂合金錠潔凈度評價(jià)方法、鎂合金抗應(yīng)力腐蝕性測定等38項(xiàng)(現(xiàn)行和在研標(biāo)準(zhǔn))，代號為ISO 3116∶2019、ISO 16220∶2017、ISO 16374∶2016、ISO 23694∶2021、ISO 23700∶2021、ISO 20728∶2018。在研標(biāo)準(zhǔn)為鎂及鎂合金鈉、砷、鍶、鎳的測定，其中鈉的測定方法為電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法；砷、鍶、鎳的測定方法為電感耦合等離子體光學(xué)發(fā)射光譜法。

歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(Comité Européen de Normalisation，CEN)也相繼制定了相關(guān)鎂合金的標(biāo)準(zhǔn)，涉及鎂合金熔煉、鑄造、焊接等，標(biāo)準(zhǔn)號包括EN 2076-1∶1989、EN 2076-2∶1989、EN 2076-3∶1989、EN 2076-1∶1989/A1∶1993、EN 4340∶2002、EN 2731∶2005、EN 2732∶2005、EN 4615∶2005、EN 1754∶2015、EN 1559-5∶2017、EN 12421∶2017、EN ISO 20728∶2018、EN 1753∶2019。

蘇聯(lián)和俄羅斯也制定了大量鎂合金標(biāo)準(zhǔn)，涉及鎂合金鑄件、變形制品以及鎂合金合金元素和雜質(zhì)的測定方法等，標(biāo)準(zhǔn)號為GOST 18351-73、GOST 19441-74、GOST 21990-76、GOST 3240.0-76、GOST 3240.1-76、GOST 3240.2-76、GOST 3240.3-76、GOST 3240.4-76、GOST 3240.5-76、GOST 3240.6-76、GOST 3240.7-76、GOST 3240.8-76、GOST 3240.9-76、GOST 3240.10-76、GOST 3240.11-76、GOST 3240.12-76、GOST 3240.13-76、GOST 3240.14-76、GOST 3240.15-76、GOST 3240.16-76、GOST 3240.17-76、GOST 3240.18-76、GOST 3240.19-76、GOST 3240.20-76、GOST 3240.21-76、GOST 14957-76、GOST 2581-78、GOST 7728-79、GOST 2856-79、GOST 19657-84、GOST R 56031-2014。從GOST標(biāo)準(zhǔn)來看，俄羅斯鎂合金標(biāo)準(zhǔn)未及時(shí)修訂。

為了制訂鎂合金裝甲標(biāo)準(zhǔn)，美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室(ARL)和北美鎂Elektron公司(MENA)Tyrone L.Jones1 and Richard D.DeLorme等[31]共同開發(fā)和評估了商用鎂合金AZ31B-H24回火軋制板材。開展了AZ31B鎂合金彈道規(guī)范的研究。MENA生產(chǎn)軋制產(chǎn)品并進(jìn)行力學(xué)分析，而ARL進(jìn)行彈道分析。采用不同的穿甲彈和模擬破片彈(FSP)對鎂合金板與5083-H131鋁合金回火軋板的最低性能要求進(jìn)行了參數(shù)比較。該研究產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將用于制定鎂合金AZ31B的彈道規(guī)范。

所有板材均按照ASTM-B90和/或AMS-4377(AZ31B-H24)和MIL-A/DTL-46027K(5083-H131)制造。根據(jù)MIL-STD-662F，對所有軋制AZ31B-H24鎂板樣品進(jìn)行了彈道試驗(yàn)。彈道結(jié)果采用標(biāo)準(zhǔn)V50試驗(yàn)方法進(jìn)行表征，也記錄在MIL-STD-662F中。根據(jù)5083-H131裝甲材料規(guī)范MIL-DTL-46027K(MR)的規(guī)定，為每個(gè)標(biāo)稱板厚度選擇彈道彈丸。用于評估鎂合金板的特定彈丸為0.30-cal APM2和0.50-cal APM2和0.50-cal和20 mm FSP。所有的彈道數(shù)據(jù)用于鎂合金裝甲標(biāo)準(zhǔn)制定。

美國于2009年7月29日頒布了第一個(gè)裝甲鎂合金標(biāo)準(zhǔn)MIL-DTL-32333(MR)《AZ31B 鎂合金披可焊甲板》。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了AZ31B鎂合金的化學(xué)成分，耐腐蝕性能、力學(xué)性能、拉伸性能、壓縮性能、抗彈性能等的測試與試驗(yàn)方法。鎂合金AZ31B裝甲板的彈道測試采用V50彈道試驗(yàn)(MIL-STD-662)。該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋的材料只有AZ31B。2014年，美國對MIL-DTL-32333(MR)進(jìn)行了修訂，于4月30日頒布了MIL-DTL-32333 NOTICE-1(20140430)，在該標(biāo)準(zhǔn)中新增了WE43C裝甲鎂合金。2019年，對MIL-DTL-32333(MR)再次進(jìn)行了修訂，并于7月4日頒布了MIL-DTL-32333A《可焊AZ31B鎂合金裝甲板》(20190704)。2020年，對MIL-DTL-32333A又進(jìn)行修訂，于9月11日頒布MIL-DTL-32333A AMENDMENT-1《可焊AZ31B鎂合金裝甲板》(20200911)。

6.2 國內(nèi)裝甲鎂合金標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展

隨著鎂合金技術(shù)的發(fā)展，我國也制定了鎂合金的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，同時(shí)也采用美國ASTM、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO和歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會的鎂合金標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)涉及鑄造鎂合金、變形鎂合金、鎂合金棒材、帶材、板材、型材及熱擠壓棒材和管材等標(biāo)準(zhǔn)，以及鎂合金合金元素測定標(biāo)準(zhǔn)等。標(biāo)準(zhǔn)號包括GB/T 4296-2004、GB/T 4297-2004、 GB/T 5154-2010、GB/T 25747-2010、GB/T 26637-2011、 GB/T 5155-2013、GB/T 5156-2013、GB/T 5153-2016、GB/T 19078-2016、GB/ T1177-2018、GB/T 13820-2018以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。另外我國也執(zhí)行有些國外的標(biāo)準(zhǔn)如ASTM和ISO等組織的標(biāo)準(zhǔn)。

兵器工業(yè)集團(tuán)五二研究所輕合金裝甲技術(shù)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)10年成功研制了我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的最新型中高強(qiáng)防護(hù)與結(jié)構(gòu)功能一體化變形鎂合金材料。2021年2月24日全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會授予該合金牌號VW91M，正式列為國家合金牌號。VW91M鎂合金具有優(yōu)良的防護(hù)、焊接及耐蝕性能，綜合性能優(yōu)異。VW91M合金同時(shí)具備十分優(yōu)良的加工性能，特別適合制造大規(guī)格軋制板材、鍛材及型材。該鎂合金的研制成功標(biāo)志著我國裝甲鎂合金的重大突破。

6.3 國內(nèi)外鎂合金裝甲標(biāo)準(zhǔn)對比分析

國內(nèi)外都制定了大量鎂合金相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，我國與國外先進(jìn)水平差距不大。目前只有美國制定了鎂合金裝甲標(biāo)準(zhǔn)MIL-DTL-32333A AMENDMENT-1《可焊AZ31B鎂合金裝甲板》(2020年9月11日)。其他國家都沒有制定鎂合金裝甲標(biāo)準(zhǔn)。我國已研制出裝甲鎂合金材料VW91M并已納入國家標(biāo)準(zhǔn)。

7 建議

1) 建議國家和有關(guān)集團(tuán)公司在已有鎂合金裝甲材料(VW91M)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展鎂合金裝甲基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究以及工程化研究，制定切實(shí)可行的發(fā)展目標(biāo)，從材料成分設(shè)計(jì)、大塑性變形、先進(jìn)熱處理工藝以及鎂合金材料晶體結(jié)構(gòu)科學(xué)研究入手，深度研究鎂合金的納米化、滑移、孿晶、堆垛層錯(cuò)等，建立以基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究以及工程化研究為主體的鎂合金裝甲研究團(tuán)隊(duì)，不斷提高鎂合金的強(qiáng)度、韌性、耐腐蝕性能、加工性能、可焊性等，為我國國防裝備提供高性能鎂合金裝甲防護(hù)材料。

2) 建議加強(qiáng)國防系統(tǒng)鎂合金裝甲測試標(biāo)準(zhǔn)化工作，組織各單位標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)進(jìn)行需求調(diào)研，開展新型鎂合金裝甲材料以及制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究，盡快建立我國鎂合金裝甲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，逐步建立起輕型裝甲車輛和單兵裝備用鎂合金裝甲材料標(biāo)準(zhǔn)體系，并拓展到整個(gè)國防用鎂合金標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范軍用鎂合金的應(yīng)用，提高鎂合金應(yīng)用水平。