变形镁合金的基础介绍
变形镁合金
变形镁合金
M2M、ME20M：良好耐腐蚀和焊接性能，使用温度≤150℃用于制作飞机蒙皮、壁板及宇航结构件。
AZ40M、AZ41M、AZ61M、AZ62M、AZ80M：良好得室温力学和焊接性能，用于制造飞机舱门、壁板及导弹蒙皮。
ZK61M：较高拉伸与压缩屈服强度，高温瞬时强度及良好成形和焊接性能，塑性中等。
用于制造飞机长桁、操作系统的摇臂、支座等。
Mg-Li系列合金：密度小、强度高、塑性、韧性好、焊接性能好、缺口敏感性低，在航空、航天工业中具有良好得应用前景。
锻造镁合金
强度高，具有与载荷方向平行的变形结构。
锻后组织致密，用于制造受压、密封得零件。
镁合金的分类
根据加入得合金元素，镁合金分为不同得系列，例如压铸镁合金主要有AZ、AM、AS和AE系列。
AZ系列合金一般指AZ91系列的合金，具有良好得铸造性能和力学性能，是目前应用最广泛得压铸镁合金。
AM系列合金主要为AM60，用于要求较高塑性、韧性和耐蚀性得场合，如用于制造汽车、摩托车轮毂等。
AS系列合金常用得有AS41B、AS21等。
该系列合金含铝量更低，但由于含Si，使合金同时具有良好得强度和韧性，并明显改善合金的高温抗蠕变性能。
AE系列合金为稀土镁合金，有AE41、AE42等。
稀土元素RE比Si更为有效地增大Mg-Al 合金的蠕变强度，压铸AE41和AE42合金的蠕变强度高于Mg-Al-Si合金。
基于晶体塑性理论镁合金塑性变形行为研究概述
基于晶体塑性理论镁合金塑性变形行为研究概述晶体塑性理论是研究金属和合金在外力作用下发生形变的一种理论方法，通过对晶界滑移、位错运动等微观过程的研究，揭示了金属和合金塑性变形的本质。
在晶体塑性理论中，晶界滑移是一种主要的变形机制，而位错运动也对金属的力学性能有很大的影响。
研究晶体塑性理论对于理解金属和合金的变形行为、设计新型合金材料具有重要的理论意义和实践价值。
镁合金作为一种轻量化材料，在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有着广泛的应用前景。
然而，由于其具有较低的塑性和高的屈服强度，其塑性变形行为仍然是一个研究热点。
近年来，基于晶体塑性理论的研究方法得到了广泛应用，为揭示镁合金的塑性变形机制、提高其塑性和力学性能提供了有力的支持。
在镁合金的塑性变形行为研究中，主要关注以下几个方面：1.晶体微观结构：镁合金的微观结构对其力学性能有着重要影响。
通过电子背散射衍射(EBSD)技术等手段，可以观察到镁合金晶粒的取向分布、晶界角度和晶界密度等微观结构参数，从而揭示其晶体内部的变形机制。
2.晶体塑性理论：晶体塑性理论为理解镁合金的变形行为提供了重要的理论基础。
通过模拟晶体滑移、位错发生和传播等过程，可以揭示不同条件下镁合金的塑性变形机制，为针对性地设计改性方法和工艺提供理论参考。
3.实验研究：通过拉伸、压缩等力学试验，可以得到镁合金在不同条件下的应变硬化曲线，揭示其变形行为的特点。
同时，还可以通过高分辨电子显微镜观察位错结构、晶界运动等微观变形机制。
4.数值模拟：基于有限元方法等数值模拟手段，可以模拟镁合金的塑性变形过程，从微观到宏观，全方位地揭示其塑性变形机制和性能表现，为优化材料设计和工艺提供数据支持。
综上所述，基于晶体塑性理论的镁合金塑性变形行为研究，是一个涉及多学科交叉的领域，包括材料科学、力学、物理等多个学科的知识。
通过深入研究镁合金的晶体结构、变形机制和性能表现，可以为提高镁合金的应用性能、拓展其应用领域提供重要的理论参考和实践指导。
变形镁合金的分类、强化机制以及塑性加工
从 而 降耗 节 能 ，减 少 污 染 ，增 加舒 适 度 ；采用 镁 合 金 制造 移 动 电话 、笔 记 本 电脑 、数码 相 机 等“ ３ Ｃ ”（ 即 Ｃ ｏ ｍｍｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ通 信 、 Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ 计 算机 和 Ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ消 费类 电子 ） 产 品 ，能够 显 著 增 强产 品的抗 震 能 力 ，并 能有 效 地 减 轻对 人 体 和周 围环境 的 电磁辐 射 。镁 被 誉
ＭＢ ３ 、ＭＢ５等 。Ｍｇ — Ａ１ 一 Ｚ ｎ系合 金是 发展 最早 ， 应 用 也 很 广泛 的一 类镁 合 金 。它 的主 要 特点 是 具 有 较好 的室 温 力学 性 能 ，能 够进 行 热 处理 强 化 ，并有 良好 的焊 接 性 能和 铸造 性 能 ，能够 制 成 复 杂 形状 的锻 件 和 模锻 件 。但 其 屈 服 强度 和 耐 热性 不 够 高 。铝 是 该合 金 系 中 的主 要合 金 化 元 素 ，其 主 要作 用 是 提 高合 金 的 室温 强 度 ，赋 予 热处 理 强化效 果 。从 Ｍｇ — Ａ１ 二元 合金相 图上 可 以看 出¨ Ｊ ，铝 在镁 中的 溶解 度很 大 ，在 共 晶
变形镁 合金 的分类 ＼强化机 制 以及塑性加工
郭菲菲
（ 北 京有 色金 属与稀 土 应 用研 究所 ，北 京 １ ０ ０ ０ １ ２ ）
摘 要 ：变形 镁合 金 具有 更低 成 本 、更 高强 度 、延 展性 以及 更 高 力学性 能 的特 点 ，变形 镁 合金主要可以分为镁－ 锂系合金、镁－ 锰系合金、镁一 铝一 锌系合金、镁一 锌一 锆系合金等。 镁合
镁合金的塑性变形及再结晶热处理对其组织性能的影响
4
轧制前的平均晶粒尺寸约40um， 15%压下量轧制并退火后平均晶粒
3.3 EX-AZ31B: tensile properties on different directions
TD 45
TD
orientation
σb/ MPa
σ0.2/ MPa
δ/ %
ED
280.0
200.4
13.2
ED
45°
258.0
125.2
19.0
TD
276.0
107.4
16.2
ED
350
➢ 有色金属材料制品中70%以上是板、带材，轧制变形 镁合金板材的研究和加工技术的突破对开发变形镁合 金产品有重要促进作用。
2、变形镁合金塑性变形原理
➢ 镁合金的塑性变形特征：HCP晶体结构及c/a轴比值造成镁的 塑性变形困难。
➢ 塑性变形机制：滑移、孪生、超塑性； ➢ 板材塑性加工方法：热加工、温加工、冷(常温)加工；
压下量
14
退火工艺
15%
30%
45%
55%
12
200度退火1h
8.9um
6.9um
5.8um
4.9um
10
400度退火5min
12.1um
8.2um
7.5umum
9.2um
7.8um
7.0um
6
annealing1h at 2000c annealing1h at 3500c
0.01 s-1
0.1 s-1
1 s-1
5s-1
10s-1
1
σ
1 0.0227
l 82
n
Z 5.5 5 1 01 2
镁合金塑性变形机制概述
使 扩 展 位 错 容 易 束 集 ， 上的临界切应力与温度的关系
容易发生非基面滑移，
如 Ag、Al、Li 等元素降低 c/a 值，提高层错能，激活潜在 晶向为 < 112ˉ3 > 的潜在锥面滑移系，从而影响镁合金
的塑性变形模式；晶粒细化可以降低非基面滑移系的
临界切应力，容易激活镁合金的棱柱面和锥面滑移系。
轴施加压应力分量才能发生孪生，当 c/a> 3 时，外加
载荷方向与上面相反，当 c/a= 3 时，任何外加载荷都 不能发生 {101ˉ2} 孪生；变形温度越低越有利于孪晶的 发生，由于孪生是一个应力激活过程，低温时镁合金各 滑移系难以启动，晶界附近容易发生位错塞积产生应 力集中，温度越低，应力集中越严重，越有利于孪晶的 发生来协调变形。变形温度对孪生模式和孪生形貌都 有影响，Myshlyaev 等人[8]通过对 AZ31 镁合金扭转实验 发现，在 453~513 K 范围内孪晶呈钻石状分布，在 573~ 633 K 时，孪晶成多边形而且取向杂乱；应变速率越快 越有利于孪生发生，而且当应变速率不同时产生的孪 晶也不同，B.H.Yoshinaga 等人[6]发现在低应变速率条 件下 {101ˉ5} 孪生为主要塑性变形模式，在高应变速率 下主要为 {112ˉ4} 孪生；晶粒尺寸对孪生也有很大影响， 晶粒尺寸越小越容易启动非基面滑移和增加动态回复 来释放晶界处应力集中，使应力集中难以达到孪晶形 核的要求。
25.2× 10－6
155.5
44.5
38.6I ACS
由于很多金属矿产资源逐渐枯竭，而镁资源比较 丰富，特别是近年来结构轻量化的技术要求和环保要 求的不断提高，因此，镁合金的需求量日益增加，镁合 金工业迅速发展，这也促进了镁合金技术的显著提高， 并在镁合金熔炼、成型、净化、表面处理和防腐及高性 能镁合金材料研发等技术取得了很大研究成果。与其 他金属结构材料相比，镁及其合金具有密度低、比强度 和刚度高、弹性模量小、抗电磁干扰及屏蔽性强、阻尼 减震性 好 、导 热 性 好 、机 加 工 性 能 好 、容 易 回 收 等 优 异性能[5]，因而在航空工业、汽车工业、电子产品、纺织 和印刷业都有广泛应用。特别是近几年，随着高纯镁 合金技术制备成熟及 SF6等气体保护的熔炼技术的成 功运用，镁合金耐蚀性能的问题也基本解决，因而在国 内外市场上数码相机、笔记本电脑、摄像机等电子产品 应用逐渐扩大。随着镁合金制备技术和成型技术日益完 善，镁合金在航空领域和汽车工业都有更好的发展前景。
变形镁合金(一).
金的焊接性稍差。MB2镁合金主要用于制作形状复杂的
锻件、模锻件及中等载荷的机械零件；MB3主要用于飞 机内部组件、壁板等；MB5可制作板、带及锻件，用于
承受较大工作载荷的部件；MB6、MB7可制作挤压棒材、
型材及锻件。
金属材料与热处理
职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库
MB15合金具有很高的抗拉强度和屈服强度，常用来 制造在室温下承受较大负荷的零件。例如：飞机机翼、 桁架、翼肋等，如作为高温下使用的零件，使用温度不 能超过150℃。
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2.常用变形镁合金
MB1和MB8均属于Mg-Mn系镁合金，这类合金虽然 强度较低，但具有良好的耐蚀性，焊接性良好，并且高 温塑性较好，可进行轧制、挤压和锻造。MB1主要用于 制造承受外力不大，但要求焊接性和耐蚀性好的零件， 如汽油和润滑油系统的附件。MB8由于强度较高，其板
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小结
变形镁合金的牌号：
MB+顺序号
常用变形镁合金：
MB1、 MB2、 MB3、 MB5、 MB6、 MB7、 MB8、 MB15
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金属材料与热处理课程
变形镁合金
主讲教师：唐 婷 西安航空职业技术学院
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变形镁合金
变形镁合金的牌号 常用变形镁合金
金属材学资源库
镁合金按成型工艺可分为哪两类？
铸造镁合金和变形镁合金。
金属材料与热处理
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变形镁合金标准
变形镁合金标准变形镁合金标准1.概述2.变形镁合金是一种轻质、高强、耐腐蚀的金属材料，具有优异的力学性能和良好的加工性能。
变形镁合金广泛应用于航空、航天、汽车、电子、通讯等领域。
本标准主要规定了变形镁合金的化学成分、机械性能、制造工艺、物理性能、耐腐蚀性、使用寿命、安全性和环保要求以及质量控制等方面的要求。
3.化学成分4.变形镁合金的化学成分应符合相关国家标准或行业标准的规定。
其中，主要元素包括镁、铝、锌、锆等，辅助元素包括铁、硅、锰等。
在化学成分方面，变形镁合金应具有合适的合金元素含量和良好的杂质控制，以确保其优异的力学性能和耐腐蚀性。
5.机械性能6.变形镁合金应具有良好的机械性能，包括抗拉强度、屈服强度、延伸率和硬度等。
这些指标应符合相关国家标准或行业标准的规定。
在机械性能方面，变形镁合金应具有高强度、高刚性和良好的塑性，以满足各种工程应用的需求。
7.制造工艺8.变形镁合金的制造工艺主要包括熔炼、铸造、挤压、轧制、锻造等环节。
在制造工艺方面，应控制好各个环节的参数，以确保变形镁合金的尺寸精度、表面质量和加工性能。
此外，应采用适当的热处理工艺，以优化变形镁合金的力学性能和耐腐蚀性。
9.物理性能10.变形镁合金应具有良好的物理性能，包括密度、热导率、比热容、线膨胀系数等。
这些指标应符合相关国家标准或行业标准的规定。
在物理性能方面，变形镁合金应具有轻质、高比强度、优良的热导率和良好的尺寸稳定性等特点。
11.耐腐蚀性12.变形镁合金应具有良好的耐腐蚀性，能够在各种腐蚀环境下长期稳定工作。
耐腐蚀性主要包括化学耐腐蚀性和电化学耐腐蚀性两个方面。
在耐腐蚀性方面，变形镁合金应具有较好的抗大气腐蚀、抗海洋腐蚀和抗化工腐蚀等能力。
13.使用寿命14.变形镁合金的使用寿命应满足工程应用的要求。
在正常工作条件下，变形镁合金应具有较长的使用寿命和良好的抗疲劳性能。
在使用寿命方面，应对变形镁合金的耐磨性、抗疲劳性和耐久性等进行评估和优化。
变形镁合金的熔炼技术(一)
变形镁合金的熔炼技术（一）变形镁合金是一种优越的金属材料。
变形镁合金材料的生产主要通过挤压、轧制和锻造等工艺手段实现。
变形镁合金优异的性能以及在不同领域的特殊用途使其成为镁合金材料研究与开发领域中不可缺少的一个重要组成部分。
但限制镁合金广泛应用的主要问题之一是,镁合金在熔炼和加工过程中极容易氧化燃烧,使镁合金的生产难度增大。
镁合金熔炼技术研究在很大程度上是防氧化研究,这包括对熔炼所使用的溶剂的研究和气体保护防燃研究。
镁熔体性质很活泼,容易和周围介质中的氧气、氮气和水分反应,其中在镁合金熔炼过程中最常见、危害最大的是镁与氧的反应,因此,在镁合金熔炼技术中可以采用熔剂保护熔炼,利用低熔点的无机化合物在较低的温度下熔化成液态,在镁合金液面铺开,阻止镁液与空气接触,从而起到保护液态镁熔体,防止镁与氧等反应气进行反应的作用。
目前国内常使用的保护熔剂是商品化的RJ系列熔剂。
其中,用得最为广泛的是RJ22熔剂。
一种新的溶剂JDMF,此覆盖剂能够长时间静置而不破碎下沉,延长熔剂的保护时间、减少熔剂的用量、减少有害气体的产生。
但是氯盐和氟盐的使用会造成环境污染,寻找合适的替代品是开发镁合金液保护熔剂的努力目标。
惰性气体保护是利用Ar、N2、He等无色、无味的惰性稀有气体,覆盖于熔体表面形成惰性气体层,防止镁的氧化。
等惰性气体主要用于不需经常开启的密闭系统作为保护气体,一般情况下需混人少量的SO2等反应性气体,以阻止镁的蒸发,提高其防燃效果。
在密闭条件下可起到良好的保护作用。
但在高压下存在一定的风险。
反应性气体保护是利用与镁反应的气体在消耗掉少量金属镁后,在表面形成致密膜层防止进一步氧化的方法。
在高温下CO2可与镁反应生成无定型C、MgO,无定型C填充到疏松多孔的夕膜的MgO空隙中,在熔体表面形成致密度系数大于由其组成的复合膜。
抑制镁穿过表面膜扩散的作用,降低了镁的蒸发,有效防止熔体的氧化。
SO2可以与液态镁反应形成致密度系数为1.26得固体MgS,从而有效阻止熔体与炉气之间的反应,起到防氧化作用。
变形镁合金的研究与应用
页眉内容变形镁合金的研究与应用一、研究的必要性随着人类文明依赖的部分金属、能源矿产资源趋于枯竭，人类对生存环境恶化的日益关注，降低能源消耗，提高能源利用率，减少环境污染，开发利用新型材料能源，保证人类文明的可持续发展成为当今世界面临的十分重要而紧迫的问题。
镁是地球上储量丰富的轻金属元素，镁合金作为最轻质的商用金属工程结构材料，具有比强度和比弹性模量高、阻尼吸震降噪性能优越、铸造成型性好、机加工和表面装饰性能良好、易于回收利用等特点，被誉为“21世纪绿色结构材料”，成为汽车、摩托车等交通工具、计算机、通讯、仪器仪表、家电、轻工、军事等行业的重要选材。
我国是镁资源大国，可利用镁资源储量占世界的70%。
目前，我国原镁产量居世界首位，占全球产量的40%。
由于国内还没有形成镁加工产业体系，应用领域的开拓更为滞后。
2000年全国原镁产量约为20万吨，其中80%以上作为初级原料低价出口。
该现状致使我国镁工业在发展中迅速转变为依赖廉价出口低附加值原材料的工业，浪费了国家宝贵的自然矿产资源。
为了将我国的镁资源优势化为技术和经济优势，推动我国镁资源的合理开发利用，国家已将“镁合金应用及产业化”列为“十五”攻关项目重大专项，在“863”科技计划中将“先进镁合金及应用技术”列为新材料技术领域“高性能结构材料技术”专项的重点专题。
镁合金产品的加工和应用在国际上近几年刚刚形成需求市场，主要市场在欧盟、北美、日本和韩国等地方。
就镁合金产品国际市场需求来看，市场容量大、层次多，特别是变形镁合金产品具有较大的市场潜力。
目前，世界各国均十分重视变形镁合金的研究与开发，将变形镁合金产品的加工视为一个国家有色金属加工水平的重要标志。
目前，中央在世纪之交作出了“西部大开发”的战略决策，旨在利用西部资源丰富、地域广阔的优势保持国民经济的稳定高速增长，推动国家经济的平衡发展。
这给西部发展提供了千载难逢的历史机遇。
在这一政策和重庆市政府、各科研研究院所等的相互配合和积极努力下，我市近两年来围绕着镁合金应用技术的研究和新产品的开发开展了系列工作，取得了令人可喜的成效，试制生产了十几种镁合金板、管、型材、研发力度的步伐均已走在了国内其它省市的前列。
变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能共3篇
变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能共3篇变形镁合金AZ31的织构演变与力学性能1变形镁合金AZ31是一种广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域的轻金属材料。
其具有轻质、高比强度、高耐腐蚀性等突出特点，逐渐成为各个领域中的热门材料。
然而，AZ31合金在加工过程中存在明显的异方性，其机械性能受到材料的组织结构影响较大。
因此，对于AZ31合金织构演变对力学性能的影响进行深入研究，有助于提高这种合金材料的使用性能。
AZ31合金的织构演变与力学性能1. AZ31合金的结构特点AZ31合金属于Mg-Al-Zn系列，由镁、铝、锌组成，其中镁含量最高，达到90%以上。
该合金的强度和塑性取决于其织构和显微结构。
AZ31合金虽然密度较低，但其非球形晶粒结构导致其劣异性强，机械性能较差。
而AZ31合金加工过程中的塑性变形，会导致晶体的取向趋向于某些方向，进而改变其结构和性能。
2. AZ31合金的织构演变材料的织构是指其晶体结构的方向取向分布情况。
AZ31合金材料经过加工后，其晶体取向会出现明显的变化。
织构演变主要表现为以下几个方面：(1) 轧制织构AZ31合金在轧制过程中，由于强制变形而出现滑移活动和晶胞旋转，引起晶体取向转移。
随着轧制次数的增加，合金的织构也发生了显著变化。
初始材料晶粒的织构为强烈的(0001)取向，随着轧制次数的增加，晶胞几乎沿着轧制方向旋转。
在轧制后5次，(0001)织构逐渐消失，取向随机化趋势增强。
(2) 拉伸织构AZ31合金在拉伸过程中，晶粒沿着应力方向伸展。
拉伸应变随机化使得AZ31合金中的(0001)取向被破坏，取向随机性增强。
此外，拉伸过程中晶粒的滑移和旋转也会影响其织构。
(3) 桶形拉伸织构桶形拉伸是一种在不一致模式下进行的拉伸，能够产生高度逆变形，有利于产生组织细化和显着的织构改善。
桶形拉伸后，(0001)取向分布更为均匀，且滞后角度明显减小。
3.织构演变对AZ31合金力学性能的影响材料的力学性能受到其组织结构的影响。
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变形镁合金的基础介绍
变形镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、电磁屏蔽效果好、抗震减震能力强、易于机加工成形和易于回收再利用等优点，在航空工业、航天工业、汽车工业、3C产品,军工,装备制造，纺织机械，运动器材等领域的具有广泛的应用前景和巨大的应用潜力。
目前，镁合金的应用大多数是以模铸、压铸以及半固态成形等工艺来生产产品。
这些镁合金工艺生产的产品，存在着组织部太致密、成分偏析，最小厚度偏大、力学性能偏低等缺憾，不能充分发挥镁合金的性能优势。
塑性变形能够改善镁合金的组织和力学性能，大大提高镁合金的强度和塑性，同时，很多领域重要结构材料需要用的镁合金板材、镁合金棒材、镁合金管材和镁合金型材等只能用塑性成形工艺来制取，而不能利用铸造等工艺来生产。
由于镁合金晶体结构是密排六方（Hcp），塑性较差，成形困难，成材率低，加上人们对镁合金易燃、不耐腐蚀等缺点的过分夸张和错误的认识，导致变形镁合金没有得到大规模应用。
目前变形镁合金板材、型材以及锻件等生产仍集中在航空航天工业及军事工业等高端领域或部门，没有普及到民用工业领域。
在当今社会节约资源和减少污染成为社会可持续发展战略的要求的背景下，急需加快研究步伐，转变观念，以推动变形镁合金在民用工业产品领域的应用。
在此总结变形镁合金及成形工艺的成果，探讨变形镁合金及其成形工艺的研究方向和应用成果。
变形镁合金合金系
变形镁合金主要分为四个系列(美国标准)：AZ系列(Mg－Al－Zn)，AM系列(Mg-Al-Mn)，MgZnZr系列，MgMnRe系列。
中国变形镁合金牌号为MB系列。
变形镁合金以AZ系应用最为普遍，其中又以MB2应用最为广泛。
变形镁合金MB2的合金成分与AZ31B不同，其力学和成形性能比AZ31B稍差些。
新近研究开发的镁合金如：Mg—Li系合金，由于锂的加入，Mg-Li系合金成为最轻的变形镁合金，金属Li的密度只有0.53ｇ/cm3，用Li作合金元素，除降低密度外，Li的加入可以在合金中形成具有bcc结构的β相，显著改善变形镁合金的塑性，变形加工能力大大增强。
在变形镁合金系中加入稀土元素后，如在Mg-Zn系合金中加入Y、Ce、Nd以及Re等元素，能够显著改善变形镁合金的耐蚀性和高温性能，形成新的合金牌号品种。
变形镁合金与铸造镁合金相比，变形镁合金具有更高的强度和塑性。
变形镁合金比重小、比刚度、比强度高的特点，广泛地应用在一些对重量特别敏感的手提工具、体育器材、航空航天、汽车等领域中。
随着新型镁合金及其成形工艺不断研究深入，变形镁合金的用途和应用范围将会不断扩大。