國外鎂合金裝甲研究發(fā)展

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動性的需求，先進輕質(zhì)材料在這些裝備防護上具有潛在的應(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材料之一。

鎂合金作為裝甲的關(guān)鍵性能包括高比強度、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。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。中等強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。

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，揭示鎂合金強化原理，從而找出上述工藝的關(guān)鍵工序，最終可實現(xiàn)鎂合金工業(yè)化強度提高。目前強變形水平已達到600 MPa以上；軋制變形水平達到400 MPa以上。

2 鎂合金裝甲材料強化研究

鎂合金因其密度低、比強度高而受到廣泛關(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)計的一種通用工程合金，具有中等強度、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行了大量研究工作以探索變形鎂合金強化的方法。

提高鎂合金強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研究解釋鎂合金強化機制等。通過這些研究，獲得可行的鎂合金強化技術(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化處理技術(shù)

目前鎂合金強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鎂合金進行了加工，獲得了晶粒尺寸為0.8 μm超細晶組織，然后在應(yīng)變率高達4.0×103s-1的動態(tài)條件下使用分離式霍普金森桿進行了動態(tài)加載測試研究了ECAP鎂合金動態(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，細晶ZK60合金在動態(tài)試驗期間的強度和延展性得到改善。當(dāng)平均晶粒度為4 μm時，初始流動應(yīng)力高達400 MPa。這一結(jié)果是重要的，因為在車輛或裝甲應(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密度非常高，同時存在基面位錯和棱柱位錯。

Ding等[2]采用等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)工藝，在320℃下對ZE41合金進行了加工，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行了評價。據(jù)觀察，ECAP細化了晶粒和析出物，從而改變了合金的強度和延展性。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加工有效地細化了晶粒和顆粒尺寸，經(jīng)過6道ECAP工序后，細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)可析出強化鎂合金中的析出物，并探討了其與強化的關(guān)系，確定并討論了與析出硬化和時效硬化相關(guān)的挑戰(zhàn)，概述了通過析出硬化合理設(shè)計和開發(fā)更高強度和最終超高強度鎂合金的指南。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，這為未來的進一步研究提供了充分的機會。這些問題包括：等溫時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和孿晶相互作用等。

2.2 鎂合金裝甲材料的微合金化強化

鋁、鋅或稀土等合金元素可以使鎂析出強化。這種強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)對層裂行為進行了研究，對時效和未時效材料的Hugoniot彈性極限(HEL)進行了估算。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)是強度、微觀組織和耐腐蝕性。在選擇合金元素時，它們在鎂中的溶解度是一個關(guān)鍵的標(biāo)準(zhǔn)，因此晶粒尺寸減小和/或固溶強化會導(dǎo)致潛在的強度增加。另外還需考慮原子半徑，因為已證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、更細晶粒的微觀結(jié)構(gòu)。力學(xué)性能與晶粒尺寸、固溶強化和沉淀物成分/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)合金具有最高的強度。事實上，E675-4C樣品的強度低于單程ECAP樣品。盡管強度較低，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，因為其延展性大大提高。研究表明，在復(fù)雜鎂合金中，采用溫度逐步降低法的ECAP加工方法可以實現(xiàn)顯著的微觀組織細化和伴隨的力學(xué)性能提高。然而，獲得的結(jié)果表明，在這項工作中使用的4步ECAP不足以同時提高強度和延展性。因此，未來的努力應(yīng)集中在開發(fā)一個更復(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對動態(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的細小平衡β-Mg5RE顆粒在合金晶界處動態(tài)彌散析出。晶界處細小的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)部的細小薄片是在擠壓過程中形成的新晶粒。在鎂合金中同時添加鋅和釓/釔可以降低鎂合金中的堆垛層錯能(SFE)，導(dǎo)致在基面上形成許多缺陷。DRX后的進一步變形引起的局部應(yīng)變場可能會刺激堆垛層錯(SF)的形成，并促進固溶原子向2種擠壓態(tài)合金的彌散晶粒內(nèi)的SF擴散。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)強度是一種有效的方法。F+E試樣具有356 MPa的屈服強度、419 MPa的抗拉強度和17.8%的斷裂伸長率；而淬火+擠壓(Q+E)試樣為379 MPa的拉伸屈服強度、442 MPa的抗拉強度和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，然后進行平面應(yīng)變壓縮試驗，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極限拉伸強度。流動曲線表明熱變形過程中發(fā)生了動態(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合金的塑性流動的平均活化能為180.5 kJ/mol。加工圖顯示了一個在370 ℃以上溫度和3～10 s-1應(yīng)變率范圍內(nèi)具有流動不穩(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研究揭示強化機制

近年來，國內(nèi)外研究人員通過鎂合金在高應(yīng)變率下變形機制的研究來探究鎂合金的強化機制，從而找出強化鎂合金的技術(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行試驗。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)。實驗結(jié)果還表明，隨著釔濃度的增加，沖擊合金的強度、塑性和位錯密度增加，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一步增加，孿晶對變形過程的貢獻減小，但位錯密度增加。由于Y含量的增加，孿晶活性的降低和位錯密度的增加可能與第二相Al2Y體積分數(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(滑移變形模式)的高活化，滑移位錯可以是金字塔形的〈c+a〉全位錯。錐面滑移的全位錯〈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)致觀察到的流動響應(yīng)和塑性各向異性(r值)隨應(yīng)變演變的機制(滑動模式)。最后，可以從模型中獲得單個滑移系統(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。進一步的研究正在進行，包括熱激活位錯運動的作用，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，就必須具有高強度、高延性和耐腐蝕性。但延性、耐腐蝕性通常和強度成反向關(guān)系。因此很難同時優(yōu)化這3種性能，需要尋找3個性能提高的平衡技術(shù)途徑。

Xu等[11]設(shè)計了一種超低密度(1.4 g/cm3)的鎂-鋰基合金，它比迄今為止報道的鎂合金更堅固、更有韌性、更耐腐蝕。通過設(shè)計特定成分的鎂-鋰基合金，然后進行熱擠壓、加熱(固溶處理)和水淬、低溫時效(<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，其表面覆蓋率遠遠高于傳統(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。從鎂鋰合金強度-延展性-腐蝕性能曲線顯示出強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)致高強度和低延性的可能原因。低溫下鋰在bcc鎂晶格中的高擴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，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)。納米劃痕實驗結(jié)果表明，采用“1.2A-0.6A”模式制備的涂層與基體具有很強的結(jié)合強度。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。

美國陸軍研究實驗室Placzankis等[13]對工業(yè)純鎂(CPMg 9980B)、AZ31B-H24、AZ91C-T6、E675-T5、K1A、WE43B-T5、ZE41A和ZK60A-T5在無涂層條件下進行了實驗室加速腐蝕試驗，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數(shù)量級，比循環(huán)腐蝕速率高1個數(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時最明顯，然后在168 h暴露結(jié)束時向外擴展以覆蓋更大的區(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為Al>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；和具有較高面積分數(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焊(MIG)和攪拌摩擦焊(FSW)焊接技術(shù)以及焊接材料進行了大量研究。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)進行了金相分析和沖擊加載試驗。實驗研究表明，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，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，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行了試驗研究。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)靶板的實驗彈道性能。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，獲得了具有更好拉伸和沖擊性能的無缺陷焊縫，接頭抗拉強度最高(161.42 MPa)，沖擊能量為5 J。退火溫度在250 ℃下進行約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。實驗觀察表明，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鎂合金進行了研究，并與單一激光焊接和電弧焊接進行了比較。混合焊縫的極限抗拉強度和伸長率遠高于激光焊縫，分別達到母材的97.8%和87.5%。在此實驗條件下，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焊是一種有效的鎂合金焊接方法。

G.Song等[18]]對AZ31B鎂合金進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。焊縫的極限抗拉強度可達母材的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]實驗研究了鎂合金彈道高速沖擊性能，鎂合金在高速沖擊時的動態(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鎂合金進行了評估。MENA公司生產(chǎn)軋制產(chǎn)品并進行力學(xué)試驗，美國陸軍研究實驗室進行彈道試驗。對H24和O回火合金的彈道數(shù)據(jù)進行了分析。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，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的驗收標(biāo)準(zhǔn)對AZ31B進行了V50實驗。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。合金化可以提高AZ31B的層裂強度。

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進行了抗彈性能測試。為了進行比較，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合金進行了比較。研究證明，在開發(fā)未來高性能頭戴式防護系統(tǒng)時，存在正在研究的替代材料和設(shè)計方法。提供這些信息的動機是為了激勵頭盔材料和設(shè)計選擇不太傳統(tǒng)的方法，以便在沒有過多重量增加的情況下，滿足更廣泛、可能更嚴重的威脅和作戰(zhàn)條件要求。

Tyrone Jones等[24]和美國陸軍研究實驗室對AZ31B和AMX602進行了力學(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度(TS)和屈服強度(YS)，而且可以獲得較高的伸長率。使用霧化粉末壓實擠壓AMX602合金與鑄錠擠壓合金相比，拉伸強度(TS)和屈服強度(YS)分別增加了約35%和70%?？焖倌藺MX602擠壓材料抗拉強度為447 MPa，屈服強度為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。晶粒細化和金屬間化合物細化是改善鎂合金強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)。證實了相變帶中存在超細晶和等軸動態(tài)再結(jié)晶粒，并提出孿晶誘導(dǎo)的旋轉(zhuǎn)動態(tài)再結(jié)晶機制是導(dǎo)致相變帶中超細晶形成的原因。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等軸動態(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)動態(tài)再結(jié)晶機制；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)進行了表征。通過先進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%。

美國陸軍研究實驗室Jones等[27]評估了用于車輛和人員防護的高強度鎂合金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28%的彈道保護(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行了9 mm×19 mm帕拉貝魯姆槍彈的射擊，彈道試驗按照NIJ標(biāo)準(zhǔn)Ⅲa級進行，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的彈道性能進行了評估。針對(0.25～2.94)英寸厚的不同材料進行了V50彈道防護極限測定，對第二代鎂合金WE43C進行了小口徑武器/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進行了力學(xué)分析和動態(tài)沖擊試驗。對結(jié)果進行了參數(shù)化分析，并與常規(guī)加工的AZ31B-H24和AA5083-H131進行了比較。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%?；谟邢薜膶嶒灁?shù)據(jù)，152.4 mm板產(chǎn)生的極限強度和延性組合低于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裝甲鎂合金標(biāo)準(zhǔn)，包含2種鎂合金，已經(jīng)更新四個版本，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)制定方面進行了廣泛的研究，美國材料與試驗協(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方法》(20 March 2014)、JIS H 0544《鎂合金燃燒性試驗方法》(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方法、鎂合金抗應(yīng)力腐蝕性測定等38項(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)未及時修訂。

為了制訂鎂合金裝甲標(biāo)準(zhǔn)，美國陸軍研究實驗室(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)品并進行力學(xué)分析，而ARL進行彈道分析。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鎂板樣品進行了彈道試驗。彈道結(jié)果采用標(biāo)準(zhǔn)V50試驗方法進行表征，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方法。鎂合金AZ31B裝甲板的彈道測試采用V50彈道試驗(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)集團五二研究所輕合金裝甲技術(shù)團隊歷經(jīng)10年成功研制了我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的最新型中高強防護與結(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、焊接及耐蝕性能，綜合性能優(yōu)異。VW91M合金同時具備十分優(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)集團公司在已有鎂合金裝甲材料(VW91M)的基礎(chǔ)上，進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，制定切實可行的發(fā)展目標(biāo)，從材料成分設(shè)計、大塑性變形、先進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隊，不斷提高鎂合金的強度、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材料。

2) 建議加強國防系統(tǒng)鎂合金裝甲測試標(biāo)準(zhǔn)化工作，組織各單位標(biāo)準(zhǔn)化機構(gòu)進行需求調(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。