Mg-TM-RE系镁合金中LPSO相的研究进展

镁合金是最具发展潜力的轻量化材料之一,但相对较低的强度和塑性限制了其工程应用。具有堆垛有序和化学有序特征的长周期堆垛有序(LPSO)相是有望实现镁合金强韧化的新型析出相,受到了越来越广泛的关注。本文总结分析了LPSO相的原子结构特征、形成和转变机制,讨论了不同合金元素对LPSO相稳定性、本征结构物性参数的影响规律,分析了LPSO相对镁合金动态再结晶行为和力学性能的影响机理,并总结了基于LPSO相发展高性能镁合金需解决的关键问题,以期为新型高强韧镁合金的发展提供参考。

Mn对不同纯度Mg-Al合金组织与性能影响的研究

目的探讨Mn添加对高杂质含量镁制备镁合金Mg-Al-xMn性能的影响,并对比高杂质镁与工业纯镁制备的同成分Mg-6Al-1Mn合金的性能差异。方法通过熔炼和挤压方法制备4种不同成分的Mg-Al-xMn合金(AM合金),通过金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对合金的微观组织进行了表征。采用万能力学试验机测试了合金的力学性能,并通过析氢实验、浸泡失重实验和电化学实验等手段评估了合金的耐腐蚀性能,同时利用SEM表征了合金腐蚀后的形貌。结果在高杂质镁制备的镁合金中,AM61合金由于形成了弥散分布的Al_(8)Mn_(5)相,表现出最细小的微观组织和最佳的力学性能,此外,Mn吸收了Fe元素并形成了Al-Fe-Mn化合物,该合金的耐腐蚀性能也显著提升,在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡24 h后腐蚀速率为3.87 mm/a,较Mg-6Al合金的(129.74 mm/a)提高约33倍。最终,高杂质镁和工业纯镁制备的AM61合金微观结构和综合性能十分接近。结论Mn元素能够改善由高杂质含量纯镁所制备的Mg-Al合金的微观结构和力学性能,并显著提高其腐蚀性能至接近甚至达到工业纯镁制备合金的水平。这表明通过合理添加Mn,可以有效提升高杂质镁的工程应用潜力。

地质聚合物力学性能影响分析及应用前景探讨

随着水泥的生产成本越来越高以及政府对节能减排政策的大力支持,新型绿色环保材料地质聚合物越来越受到人们的青睐,是潜在替代水泥的最佳建材之一。地质聚合物抗压强度高,其耐火、耐高温、耐腐蚀等性能优秀,以来源广泛的工业废渣为原材料,像矿渣、粉煤灰等,可以达到固废资源回收利用的目的。综述了地质聚合物的反应机理,分析了硅铝材料种类、激发剂、养护条件、液固比等制备因素对地质聚合物力学性能的影响机理,概述了当前地质聚合物在道路修复与固化、固化重金属和研制特殊材料领域的工程应用现状及前景,指出了当前地质聚合物在工程应用中存在的难题,提出可行的解决方案,并对其未来应用进行了展望。

基于响应面法的粉煤灰-电石渣地质聚合物固化软土试验研究

软土承载力低,工程特性较差,无法直接作为地基进行工程建设,此外我国工业废渣产量巨大,且利用率较低,为推动高质量发展要求,本文采用粉煤灰作为前驱体,电石渣、硫酸钠作为激发剂,研究软土的固化机理与微观结构发展。结果表明,最优配合比为粉煤灰掺量17.3%(质量分数,下同)、电石渣掺量7.3%、硫酸钠掺量5.0%。最优配合比下固化土7和28 d无侧限抗压强度分别为2474.0和3134.0 kPa,与预测强度相比误差较小,响应面法优化配比具备有效性和科学性。固化土7和28 d水稳系数分别为0.73和0.85,固化土具有较好的抗水侵蚀能力。28 d固化土水化产物主要为水化硅酸钙(C-S-H)和钙矾石(AFt),二者填充、包裹固化土内部孔隙,固化土微观结构逐渐密实,力学性能得到提高。

航空航天用镁合金的研究进展

基于航空航天结构轻量化发展的需求,对高性能镁合金的研究进展进行了回顾,重点介绍了AZ系、ZK系、Mg-RE系和Mg-Li系合金在航空航天领域的研究进展与应用现状。综述了先进镁合金研发的技术与应用瓶颈,以及目前最常用的合金化和热处理等合金性能改进方法,介绍了镁合金研究在未来航空航天领域的发展趋势。

面向智能制造的机械工程人才培养模式探究

智能制造是当今制造业的主要发展趋势,而人才是第一资源。高校作为大量人才的输出产地,面临巨大的挑战。针对国内高校机械工程专业学生工程应用能力的培养问题,从培养目标和企业社会的需求出发,分析在智能制造背景下机械工程专业人才能力的新要求。通过对地方本科院校机械工程专业人才培养现状的分析,提出机械工程专业人才新型多学科交叉融合的培养模式,认为新型多学科交叉融合培养模式下的教学实施方案相比传统的学科交叉教学方式具有显著的普适性,是培养符合企业要求的高素质智能制造应用型人才的有效途径。

基于Gamma和混合Copula的元动作单元性能可靠性分析

针对机电产品(系统)性能可靠性建模和分析困难的问题,提出一种基于非线性Gamma随机过程和混合Copula函数的元动作单元性能可靠性分析通用模型.分析性能退化过程特点建立产品性能退化与其实现的特定功能之间的联系,利用“功能(Function)-运动(Motion)-动作(Action)”的功能运动分解方法将机电产品分解成一系列最小运动单元——元动作单元,将机电产品性能可靠性问题转化为实现特定功能的元动作单元性能可靠性问题.非线性Gamma随机退化过程描述单元内关键零件磨损的退化过程,在此基础上,结合Copula函数考虑元动作单元内部零件和结构的依赖耦合关系,提出一种元动作单元的性能可靠性分析方法.为了更准确地评估元动作单元的性能可靠性,采用描述相关关系更优的混合Copula函数建立元动作单元的性能可靠性分析模型,并利用改进的遗传算法,在适应度函数中加入惩罚项,实现混合Copula函数的最优参数估计,最后结合串联系统概念得到考虑内部结构依赖耦合的元动作单元的性能可靠度表达式.以某托盘交换架分解得到的不同元动作单元为例进行分析,并通过实验对比验证了该模型的可行性和有效性.

含Gd的Mg-Al系合金研究现状

镁合金作为"21世纪绿色环保工程材料",具有广阔的应用前景。在诸多类型的镁合金中,Mg-Al系合金是目前应用范围最广、牌号最多的镁合金。合金化一直是改善镁合金性能的重要手段,在围绕Mg-Al系合金开展的众多合金化研究中,加入稀土元素Gd是一个重要的研究方向。近年来,许多研究者围绕微观形貌、力学性能与腐蚀行为三个方面对含Gd的Mg-Al系合金广泛开展了研究。在Mg-Al系合金中加入Gd后,合金第二相的种类与结构会发生相应的变化。其中,最常见的变化为脆性第二相Mg_(17)Al_(12)转换为高硬度第二相Al_(2)Gd。Al_(2)Gd在合金凝固时可作为非均质形核点,使合金的晶粒尺寸得到明显的细化,力学性能也得到提高(细晶强化)。此外,Al_(2)Gd作为热稳定相,在随后的热处理及热加工过程中,不会发生回溶或分解,因此其可以钉扎晶界,抑制晶粒异常长大。2011年有学者首次在含Gd的Mg-Al系合金中发现了LPSO相,但相比于Mg-Zn合金,目前Mg-Al系合金中关于LPSO的研究还比较少,LPSO相的潜力还未得到充分发挥。一般而言,Gd可提升铸态Mg-Al系合金的力学性能,但其对热处理态及热挤压态Mg-Al系合金力学性能的影响更为复杂,还需进一步探究。腐蚀行为方面,加入Gd不仅可以减少Mg-Al系合金晶界处Cu、Fe、Ni等有害杂质元素的偏析,抑制有害杂质元素带来的腐蚀,还可以使腐蚀产物膜更加稳定、致密,从而减缓腐蚀。当然,加入Gd后,Mg-Al系合金第二相的成分、含量、形态及分布发生了改变,导致第二相与基体相的电位差、第二相起到屏蔽腐蚀离子的作用发生改变,也会使合金的腐蚀行为发生相应变化。本文综述了国内外含Gd的Mg-Al系合金的研究现状,介绍了Gd对Mg-Al系合金微观形貌、力学性能和腐蚀行为的影响,并分析了目前研究的不足,最后展望了含Gd的Mg-Al系合金的研究趋势。

Microstructure Evolution of Cast Al-Si-Cu Alloys in Solution Treatment

To develop a software to predict the evolution of microstructure and the development of mechanical properties during the heat treatment of cast aluminum alloys, we modeled the redistribution of solute during the solution treatment of multicomponent alloys. The predictions of solidification simulation software or the results of experiment provided the initial microstructure and solute distribution for simulation of heat treatment. Binary through quinary aluminum alloys with silicon, copper, magnesium, and iron were modeled. The basic model assumed local equilibrium （no undercooling due to nucleation or growth） and computed diffusion in the solid constituents during solidification. The evolution of microstructure during solution treatment was followed by qualitative and quantitative metallography. The results of simulation for the ternary alloy Al-7%Si-3.5%Cu were compared to experimental observation.

高Y添加量对Mg-2Zn-1Mn合金组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、X射线衍射仪、X射线荧光法、电子探针显微分析仪、扫描电子显微镜、电子背散射衍射、透射电子显微镜和单轴拉伸测试等对Mg-2Zn-1Mn-xY(x=0,1,3,5,7,质量分数,%)合金的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:随着Y元素的加入,铸态合金的第二相由Mg7Zn3转变为Mg_(3)Zn_(3)Y_(2),最终转变为Mg_(12)ZnY。Y元素的加入阻碍了动态再结晶的生长过程,使晶粒得到细化,但是进一步增加Y含量不会继续增强晶粒细化程度。挤压态Mg-2Zn-1Mn合金加入Y元素后,塑性呈现出先升高后下降的趋势,这可能是受到了织构取向变化和晶粒粗化的共同影响。此外,合金强度提高主要是由于细晶强化和第二相强化作用。Mg-2Zn-1Mn-7Y合金具有最佳的力学性能,其抗拉伸强度为357 MPa,屈服强度为262 MPa,延伸率为14%。

Mg-6Zn-1Mn-2Sn-0.5Ca合金挤压态和热处理态的组织与力学性能

利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、硬度以及力学性能测试仪等对挤压态和时效处理的Mg-6Zn-1Mn-2Sn-0.5Ca镁合金的显微组织和力学性能进行研究。结果表明:合金铸态的相组成为α-Mg,Mn,Mg7Zn3,Ca2Mg6Zn3和CaMgSn相。挤压态组织为完全动态再结晶组织,晶粒尺寸约为2.8μm。固溶时效处理(T6,180℃+10 h)后,合金的强度明显增加,屈服强度和抗拉强度分别为320和390 MPa。合金强度的提高主要是由于晶界强化,固溶强化和析出强化作用。

剪切角对挤压-剪切法制备AZ31镁合金组织和压缩性能的影响

采用挤压-剪切法(ES)在不同剪切角(150°、135°和120°)下制备了AZ31棒材。采用ES工艺制备的棒材,包括直接挤压和后续剪切两部分。随后采用光学显微镜、扫描电镜和电子背散射衍射(EBSD)等方法研究了具有双峰晶粒结构的AZ31镁合金的显微组织演变,从取向分布图中可清晰的观察到细晶粒包围狭长变形粗晶的混晶结构,且大晶粒区域的占比会随应变的增加而增大。整体来看,因为应变量和动态再结晶分数都会随着剪切角的减小而增加,导致大晶粒的占比增大,而小晶粒尺寸增加。室温压缩实验中,随着剪切角的减小,屈服强度和峰值强度逐渐增大。此外,ES挤压的基面极图也会随着剪切角度的不同发生变化。

Zn添加对Mg-8Al-2Sn镁合金组织和力学性能的影响（英文）

以Mg-8Al-2Sn变形镁合金为研究背景,通过在Mg-8Al-2Sn合金中添加0%~2%(质量分数,下同)的Zn元素,研究了Zn添加对Mg-8Al-2Sn挤压镁合金显微组织和性能的影响。结果表明,铸态Mg-8Al-2Sn-XZn合金的相组成主要是α-Mg相、Mg17Al12相和Mg2Sn相。在添加Zn元素以后,合金中的共晶化合物的形态发生变化,由共晶组织变为离异共晶组织。挤压过后,晶粒组织尺寸更均匀。Zn元素的加入,会促进合金中第二相在挤压过程中的动态析出以及第二相的粗化。合金在时效中产生的析出相的数量也随着Zn含量的增多而增加。随着Zn含量的增加,挤压态和时效态合金的屈服强度和抗拉强度都随之增加。当Zn含量达到2%时,合金力学性能最好,其时效态的抗拉强度,屈服强度和延伸率分别是385 MPa,291 MPa和6.44%。

Y含量对ZM21镁合金组织和力学性能的影响（英文）

通过OM、SEM、EDS和XRD等研究了铸态及挤压态Mg-2Zn-1Mn-XY (X=0,0.8,2.2)(质量分数,下同)镁合金显微组织和力学性能。由实验结果可知,稀土Y的添加,不仅可以细化铸态及挤压态合金晶粒,还可以弱化挤压态合金的基面织构强度,从而同时提高合金的强度以及韧性。挤压态Mg-2Zn-1Mn-XY合金具有良好的力学性能,与原始Mg-2Zn-1Mn合金相比,屈服强度从164 MPa提高到204MPa,,抗拉强度从237 MPa提高到298 MPa,以及延伸率从12%增加到18%。