一种提高镁合金零部件抗火焰蔓延性的尺寸设计类判据

基于能量守恒定律提出了一种用于预测棒状镁合金样品火焰蔓延时间的判据,该判据表明火焰蔓延时间主要受合金材料和样品尺寸影响。控制体的初始温度和起燃温度以及样品的S/l_c比值(样品横截面面积/横截面周长)是火焰蔓延时间的决定性因素。火焰蔓延时间正比于ΔH(将单位质量的样品从初始温度加热到起燃温度所需的能量)和S/l_c比值,这在Mg-8.5Al-0.5Zn-0.2Mn、Mg-2.7Nd-0.4Zn-0.6Zr和Mg-4.0Y-3.3Nd-0.5Zr镁合金中得到验证。对于尺寸相同的样品,Mg-8.5Al-0.5Zn-0.2Mn合金样品有着最大的ΔH以及最长的火焰蔓延时间;对于材质、长度和横截面面积相同的样品,圆形横截面样品的S/lc比值最大,其抗火焰蔓延性能也最佳。

镁合金表面膨胀陶瓷化涂层室温制备及1100℃阻燃机制

具有轻质高强性能的先进镁合金材料逐渐在航空航天和储氢运输领域得到应用,但是镁合金材料由于化学性质活泼燃点低,存在极大的爆炸爆燃安全隐患。针对目前镁合金表面热防护技术的不足,研制了可室温一体化喷涂成型的膨胀陶瓷化防隔热涂层,对其阻燃性能和阻燃机理进行了系统性的研究。结果表明:在1100℃火焰烧蚀条件下,涂层膨胀率可以达到300%~500%,背温降低至500℃以下,且涂层质量损失率为30%~40%,残骸强度达到110 kPa~190 kPa,具有优异的阻燃隔热能力和力学强度。膨胀炭层和膨胀石墨引入的多尺度孔隙结构可以有效阻隔热量和氧气传导,且MoAlB(MAB)相材料良好的力学性能和自愈合性能形成的致密硬质结构大大提升了残骸强度,使得涂层在极端环境下表现优异的综合阻燃性能。

高导压铸Al-La合金组织及性能研究

研究了La含量(4%、6%、8%、10%)对压铸Al-La合金的微观组织、力学性能以及导电导热性能的影响。La在铝基体中的固溶度极小,易富集于α-Al凝固界面前沿而造成成分过冷,降低α-Al周围液相的结晶温度,进而抑制α-Al的生长而实现细化。凝固过程中生成的Al11La3第二相不仅可以强化合金,还可作为α-Al的异质形核点以实现细化,这得益于其与α-Al基体5.96%的较小错配度。随着La含量从4%增加到10%,合金的屈服强度与抗拉强度分别从48.6MPa、113.9MPa提升到92.3MPa、186.7MPa,但伸长率从26.1%降低至9.6%。此外,Al-La合金的热导率、电导率随La含量的增加大致呈线性下降趋势,分别从207.8 W/(m·K)、32.0 MS/m下降至173.1 W/(m·K)、26.1 MS/m。

高导热镁合金滤波器壳体压铸工艺、组织与性能研究

以Mg-4La-2Al-0.3Mn(LA42)合金为研究对象,利用OM、XCT、数值模拟等方法,对比AZ91D常规压铸工艺,优化出适用于LA42合金滤波器壳体的压铸工艺。研究表明,滤波器壳体的最优压铸工艺是浇注温度720℃、模具温度250℃、增压压力90 MPa。该工艺下成形的滤波器壳体,其背部与散热齿的显微组织与性能相差较大。壳体背部冷却速率慢,晶粒尺寸大,伴随大量预结晶组织,而散热齿冷却速率快,晶粒尺寸细小,伴随冷隔和孔洞缺陷。散热齿热导率[107.7W/(m·K)]低于壳体背部热导率[112.3W/(m·K)]。散热齿屈服强度(170.1 MPa),远高于壳体背部屈服强度(138.4 MPa)。但散热齿区域因为含有明显冷隔和孔洞缺陷,显著影响伸长率。

具有贯穿结构的铜/铝复合材料的强化及热导率

为了在提高铝合金强度的同时避免降低其热导率,设计了一种具有单向贯穿结构的新型铜/铝双金属复合材料,并采用增材制造结合挤压铸造的工艺实现制备成形。该复合材料表现出较好的强度(约340 MPa)和热导率(200 W/(m·K))匹配性,综合性能超过传统铝合金。这种良好的导热性能归因于单向贯穿的Cu骨架增强体结构能够为电子传导提供快速通道。同时,界面处生成Al2Cu共晶相,实现良好的界面冶金结合,有效改善复合材料的力学性能。

镁空气电池负极表面改性对其电化学性能的影响

分别以纯镁、AZ31镁合金、WA111(Mg-11%Y-1%Al)镁合金为负极,通过液相沉积法在镁负极表面形成均匀致密的Ca-P生物陶瓷膜层。将MnO_(2)催化剂涂覆在碳纤维布-泡沫镍复合基底上作为空气正极,以3.5%(质量分数)NaCl水溶液作为电解液,研究了表面膜层对镁空气电池电化学性能的影响。通过对比放电后未改性电极和改性电极表面的微观结构,探讨了膜层对电池性能显著影响的原因。结果表明:经过表面改性的镁负极具有更高的负极利用率,放电稳定性也更好;极化曲线和交流阻抗测试显示表面膜层提高了镁负极的耐腐蚀性。该生物陶瓷膜层由宽10μm、长60μm的针叶状二水磷酸氢钙(CaHPO_(4)·2H_(2)O)晶体交织咬合生长而成;这种多孔结构在加强镁负极表面耐腐蚀性的同时,使表面放电产物变得疏松易脱落,无法形成完整致密的钝化膜,从而提高了镁空气电池的放电性能。

增材制造镁合金的研究现状与展望

航空航天、武器装备等重要领域对轻量化材料的需求日益迫切,镁合金作为质量最轻的金属结构材料逐渐受到广泛关注。随着科学技术的高速发展,经过拓扑优化设计的增材制造镁合金零部件可以进一步在结构上实现轻量化,成为镁合金成形及应用的重点研究方向。本文详细介绍了关于镁合金增材制造的国内外研究现状,综合分析了镁合金增材制造研究中目前存在的主要问题,对镁合金增材制造成形技术的未来发展进行了展望。

铸造Cu−La−Zn合金的强化及导热行为

开发一种适合于压铸的高导热Cu−La−Zn合金,该合金的导热系数高达200~300 W/(m·K),约为普通黄铜的两倍。分别定量研究铸态二元Cu−La(2.0%~4.5%La,质量分数)和三元Cu−2La−xZn(0~3.0%Zn,质量分数)合金中Cu6La金属间化合物和Zn固溶原子对强化和导热行为的影响。结果表明:每增加1%(质量分数)的La或Zn,合金导热系数下降约34 W/(m·K)。Cu−2La−xZn合金中α-Cu基体的晶格常数随Zn固溶原子的增加由3.6163Å增加到3.6239Å;在Zn原子的固溶强化作用下,α-Cu基体的硬度由1.495 GPa呈抛物线增加至1.597 GPa。根据基于显微组织的Maxwell−Eucken模型计算结果,确定Cu6La的导热系数约为35.37 W/(m·K);而每增加1%Zn(摩尔分数)的固溶原子,α-Cu基体的导热系数下降51.38 W/(m·K)。

镁合金应用新进展

镁合金是一种最轻的金属结构材料，过去主要应用于航空航天领域，近年来，镁合金的应用已经扩展到了其它许多领域。本文介绍了国内外镁合金应用的发展及研发计划、性能和加工技术上的进展，以及国外镁合金在汽车和电子行业中的最新应用。

Mg-9Al-0.5Zn-0.1Be-XCa合金的组织和力学性能研究

研究了Be和Ca元素对Mg 9Al 0 5Zn合金显微组织和力学性能的影响。结果表明 :在Mg 9Al 0 5Zn镁合金中添加 0 1Be导致合金组织粗化和力学性能下降 ,同时在晶粒内部形成粒状γ相 (Mg17Al12 )。在此基础上添加Ca可以使合金组织细化 ,且含量越高 ,细化效果越明显。Mg 9Al 0 5Zn 0 1Be 0 .5Ca合金具有较高的综合力学性能 ,但是进一步增加Ca含量导致合金常温力学性能下降。由于Al2 Ca相良好的高温强化作用 ,因此当Ca含量小于 1%时 ,Mg 9Al 0 5Zn 0 1Be XCa合金具有较高的高温强度 。

Mg-Zn-Al系合金组织和力学性能

通过调整Mg-Zn-Al系合金中Al和Zn的含量及比例,研究了其组织和力学性能变化规律.Mg-Zn-Al系合金组织由α-Mg基体和β相(Mg17Al12)、MgZn相、T相(Mg32(Al,Zn)49)组成.AZ51合金具有最高的常温抗拉强度,但屈服强度较低:AZ95和AZ55合金同时具有较好的常温抗拉强度和屈服强度.合金元素较少的合金高温强度低,合金元素多的合金强度高,AZ95合金具有良好的高温抗拉强度和屈服强度.常温和高温下,Mg-Al-Zn合金的塑性均随合金元素的增加而降低.

阻燃镁合金研究

通过添加铍和稀土，得到了着火点温度提高约２５０℃、可直接暴露在大气中熔炼的镁合金，其力学性能与ＡＺ９１Ｄ接近。扫描电镜观察和Ｘ射线衍射分析表明，阻燃镁合金表面氧化膜由原来单一ＭｇＯ组成的疏松结构转变为由ＭｇＯ、ＢｅＯ和Ａｌ２Ｏ３组成的复合致密结构，具有很好的阻燃效果。

Mg-9Al-0.5Zn-0.3Be熔体表面氧化行为

在Mg 9Al 0 .5Zn合金中添加 0 .3%铍 ,镁合金液抗氧化性能得到极大提高 ,可以直接暴露在大气中熔炼。X射线衍射表明 ,合金表面有结构远较氧化镁致密的氧化铍生成 ,从而导致整个氧化膜致密程度提高。利用俄歇电子能谱 (AES)进行氧化膜元素深度剖析发现 ,在含 0 .3%铍的镁合金液表面生成的氧化膜可以分为 3个亚层 :最外层为氧化镁层 ;中间层为致密复合层 ,由氧化铍、氧化镁和氧化铝组成 ;内层为氧化膜向基体的过渡层。热力学分析表明 ,氧化膜中的这种分层结构同镁的高蒸汽压以及自由能变化吻合。

镁基能源材料研究进展

作为最轻的金属结构材料,Mg合金在轻量化方面已经得到了越来越多的应用。Mg具有较低的电极电位及储氢量较大的特点使得Mg在能源材料方面发挥越来越重要的作用。综述了Mg作为储氢材料和电池材料的研究进展,着重介绍了Mg基储氢材料的性能改善、制备方法等,同时对Mg二次电池和燃料电池体系进行了简要介绍。此外,还较详细地介绍了具有高容量储氢性能的Mg基复杂氢化物的研究现状及结果。

镁合金锭品质控制

为解决镁合金生产中存在的品质问题 ,通过对熔剂配方、熔炼操作和后处理三方面生产工艺的改进 。

高性能稀土镁合金研究新进展

镁合金作为最为轻质的金属结构材料,是实现航空航天、交通运输以及电子通讯等轻量化的重要材料。然而,镁合金在应用过程中仍面临一系列瓶颈问题。研究结果表明,稀土元素对于改善镁合金的性能具有至关重要的作用。本文聚焦稀土元素对镁合金组织的作用机制,讨论了稀土元素对镁合金塑性变形能力、导热性能及耐腐蚀性能的影响规律。总结发现稀土元素能够通过调控织构和变形过程中的滑移机制提高塑性,影响第二相的析出行为,改善导热性能;改变析出相的化学性质、形貌与分布等提高耐腐蚀性能。展望通过调控稀土元素设计新型高性能结构功能一体化稀土镁合金的发展方向。

镁合金中的第二相颗粒强化

镁合金作为最为轻质的金属结构材料,广泛应用于航空航天、汽车工业以及数码电子产品等领域。相比于钢铁和铝合金,镁合金目前的强化手段有限,因此镁合金中的第二相强化就显得尤为重要。通过总结不同体系镁合金中第二相(包括时效析出相、长周期堆垛有序(LPSO)相和镁基合金中的增强体)的组织特点、强化效果及其强化机制发现:①非稀土系镁合金主要依靠析出相强化;②稀土系镁合金有效强化第二相比非稀土系镁合金多;③增强体的强化效果取决于其自身的成分、形貌、尺寸以及和基体的结合能力等因素。未来镁合金第二相强化的研究可重点关注以下几个方向:①新型纳米强化相的引入;②LPSO相和多种析出相的协调强化作用;③优质廉价镁基增强体的设计。

镁合金熔炼阻燃方法及进展

镁合金在熔炼浇铸过程中容易发生剧烈的氧化燃烧。熔剂保护和气体保护是目前国内外应用最为广泛的镁合金阻燃方法，但同时带来了环境污染等问题。因此，人们希望通过合金化的方法达到阻燃的目的，并且已经取得了进展。

巴基斯坦立方星ICUBE-Q任务综述

作为“嫦娥”六号任务搭载的国际载荷之一,巴基斯坦ICUBE-Q立方星于2024年5月3日随“嫦娥”六号探测器发射升空。5月8日16时,ICUBE-Q在周期为12h的环月大椭圆轨道的远月点附近与“嫦娥”六号轨道器分离,随后成功拍摄第一幅影像。任务实现“成功分离,获得遥测”的既定目标,取得圆满成功。重点从卫星总体方案、关键技术和解决途径、卫星总体研制情况、在轨运维情况及研制经验等多个方面对ICUBE-Q立方星进行介绍,为未来深空探月纳卫星任务积累技术基础。

数据驱动的镁合金结构与性能设计

随着材料基因组计划的提出,以及大数据技术和人工智能技术的飞速发展,基于数据驱动的新材料设计得到了广泛的关注,并逐渐成为新型材料研发的重要方法。近年来,国内外研究人员在基于高通量计算和人工智能技术预测材料组织性能等方面开展了大量工作,获得了大量通过实验方法难以直接获取的性能参数,形成了以数据为核心的材料设计方法。镁合金在航空航天、电子信息和生物医用等领域展现出很好的应用前景,但是强度低、塑性差以及耐腐蚀性能差等不足限制了其进一步应用。概述了近年来国内外研究人员利用基于密度泛函理论的第一性原理计算以及计算机人工智能的机器学习方法,在研究镁合金力学性能及相关组织结构,如热力学稳定性、滑移系启动能垒、成分/组织/工艺与性能关系,以及耐腐蚀性能,如阳极电极电位、功函数计算、阴极表面水解和析氢反应方面的进展,并展望了该研究领域亟待解决的问题以及未来发展方向。