熊本大学开发出新型高强阻燃镁合金

《科学新闻》报道,日本熊本大学先进镁国际研究中心的河村能人教授等人研发出了一种新型镁合金,其屈服强度是传统通用高强度镁合金的1.7倍以上,并且具有阻燃性。河村能人教授表示,该研究发现硬质层即使分散在整个材料中也能发挥扭结强化性能,这一成果有望扩展到其他金属材料和陶瓷等领域,开辟新的学术领域。

新型金属材料镁合金的发展前景分析

阐述了镁合金的产品特性和应用领域;分析了镁合金产品的国际、国内市场前景及制品发展的依存条件,针对镁合金及其制品在发展中存在的问题提出了对策建议。

挤压温度对新型镁合金机械外壳件性能的影响

采用不同的挤压温度对Mg-8Al-0.6Zn-0.5Ti-0.3V新型镁合金机械外壳件进行挤压成形试验,并取样进行冲击性能和耐腐蚀性能测试。结果表明:随挤压温度升高,挤压件试样冲击吸收功先增大再减小,腐蚀电位先正移后逐渐负移,单位面积腐蚀失重先减小后增大,冲击性能和耐腐蚀性能先提升后下降。与300℃挤压温度相比,380℃挤压温度试样的冲击吸收功增大了58.97%,腐蚀电位正移了34 mV,单位面积的腐蚀失重减小了37.8%。Mg-8Al-0.6Zn-0.5Ti-0.3V新型镁合金机械外壳件的挤压温度优选为380℃。

始锻温度对新型镁合金耐蚀和耐磨性能的影响

始锻温度是锻造镁合金的一个重要工艺参数。采用不同的始锻温度进行了MB5-Ce镁合金锻造,并进行了腐蚀性能和磨损性能的测试与分析。结果表明:随始锻温度从260℃增至340℃,合金的腐蚀电位先正移后负移,磨损体积先减小后增大;合金耐腐蚀性能和耐磨损性能先提升后下降。新型汽车镁合金的始锻温度优选为300℃。

新型镁合金汽车零件的铸造工艺优化

采用不同工艺铸造了AZ91-Cr新型镁合金汽车曲轴后端盖,并进行了组织和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明,随浇注温度从640℃提高到720℃、浇注时间从10 s延长到90 s,后端盖的平均晶粒尺寸均先减小后增大,耐腐蚀性能均先提高后下降。与640℃浇注温度30 s浇注时间比较,680℃浇注温度时的后端盖平均晶粒尺寸减小16μm(48→32μm),腐蚀电位正移了61 mV(-965→-904 mV)。与90 s浇注时间,浇注温度680℃比较,浇注时间30s时的后端盖平均晶粒尺寸减小19μm(51→32μm),腐蚀电位正移了67mV(-971→-904 mV)。AZ91-Cr新型镁合金汽车曲轴后端盖的浇注温度优选为680℃,浇注时间优选为30 s。

新型镁合金ZW22的组织及相分析

采用金相显微镜、X-射线衍射仪、差热分析仪及扫描电镜等设备分析了新型镁合金颗粒相和Zr质点。H相、W相主要分布在晶界,Mg2Sn颗粒相弥散分布在晶粒内部,Zr起到ZW22的显微组织和相组成.结果表明:ZW22镁合金中主要存在α-Mg、H相、W相、Mg2Sn非均质形核的作用。

基于模糊PID控制的新型镁合金铸造性能研究

对Mg-8Al-0.6Zn-0.4V和Mg-8Al-0.6Zn-0.5Zr两种镁合金进行了常规铸造和模糊PID控制铸造下的力学性能和磨损性能的测试与分析。结果表明:与常规铸造相比,模糊PID控制时Mg-8Al-0.6Zn-0.4V合金的抗拉强度、屈服强度分别增大22、23 MPa,断后伸长率仅减小0.3%,磨损体积减小27.59%;Mg-8Al-0.6Zn-0.5Zr合金的抗拉强度、屈服强度分别增大24、23 MPa,断后伸长率减小0.4%,磨损体积减小28.13%。模糊PID控制有助于提高两种铸造镁合金的力学性能和耐磨损性能。

机车密闭电箱用新型镁合金的改性研究

采用超声振动浇注制备了机车密闭电箱用Mg-Al-Zn-Mn-Gd-Y新型镁合金,并进行了物相组成、显微组织、高温力学性能和导热性能的测试与分析。结果表明,超声振动浇注制备的该新型合金具有较佳的高温力学性能和导热性能,该合金由α-Mg基体相和少量的Mg17Al12、Mg3(Gd,Y,Zn)、Mg24(Gd,Y)5相组成。与商用AZ31镁合金相比,该新型合金的500℃高温抗拉强度和屈服强度分别提高了206.89%、170.21%,250和500℃热导率分别增加了74.77%、116.03%。

新型金属材料镁合金的发展前景分析

多数镁合金都可通过热处理来改善或调整材料的力学性能和加工性能。镁合金能否通过热处理强化完全取决于合金元素的固溶度是否随温度变化。当合金元素的固溶度随温度变化时,镁合金可以进行热处理强化。镁合金具有较高的比刚度、比强度、良好的电磁屏蔽性、减振性能和散热性能,是最轻的结构金属材料之一。我们应进一步开发镁资源,同时开发镁合金压铸件市场,挖掘镁合金压铸件在我国汽车、通讯、电子等方面都有很大的应用潜力。

基于神经网络的新型镁合金锻压工艺优化

以始锻温度、终锻温度、模具预热温度和变形速度作为输入层神经元,并以力学性能(抗拉强度)作为输出层参数,构建了4×24×1三层拓扑结构的汽车用新型镁合金锻压工艺的神经网络模型,并对该模型进行了预测和验证。结果表明,采用traingd函数、traingda函数、trainlm函数的镁合金锻压工艺的神经网络模型的平均相对训练误差分别为4.51%、4.58%、3.65%。对于选择trainlm函数的模型进行了样本验证,结果是平均相对预测误差为4.02%。该模型预测能力强、预测精度高。AZ80-0.3Ti镁合金的锻压工艺优选为:始锻温度390℃,终锻温度280℃,模具预热温度260℃,变形速度6.5 mm/s。

汽车外壳零件用新型镁合金的压铸工艺优化

采用不同的浇注温度、压射速度和压射比压对汽车外壳零件用新型镁合金Mg-9Al-0.8Zn-0.5V-0.3In试样进行了铸造试验,并进行了耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明:随浇注温度、压射速度和压射比压的增加,试样的腐蚀电位先正移后负移,耐腐蚀性能先提升再下降。与660℃浇注温度相比,700℃浇注温度下试样的腐蚀电位正移了34m V;与50 m/min压射速度相比,200 m/min下试样的腐蚀电位正移了28 m V;与80 MPa压射比压相比,120 MPa压射比压下试样的腐蚀电位正移了42 m V。汽车外壳用镁合金的压铸工艺参数优选为:700℃浇注温度、200 m/min压射速度、120 MPa压射比压。

热挤压铸造新型镁合金微观组织及细胞生物活性分析

采用热挤压铸造工艺制造新型镁合金,Mg-Nd-Zn-Zr-Mn(平衡-3-0.2-0.4-0.2%)基,研究了新型镁合金表面特征、力学性能及细胞生物活性.选择NZ30K添加Mn元素制成新镁合金,挤压前通过均匀化热处理,减少挤压过程中铸态合金中的粗大析出相以及树枝晶形成的带状组织.光谱测试分析合金成分;显微观察合金铸态、横纵截面;扫描电镜扫描;X射线衍射分析.将合金制成金属棒、螺钉、接骨板等形状,测试力学性能.进行体外细胞培养,利用DMEM完全培养基制作镁合金浸提液,滤膜过滤后4℃保存;大鼠骨髓间充质干细胞提取培养,待细胞生长至70%~80%传代于24孔板种板,添加浸提液培养12、24、36 h,利用线粒体膜电位检测试剂盒检测细胞凋亡活性.以纯镁作为对照组,进行力学性能测试及细胞活性凋亡测试.热挤压后合金的组织由细小的再结晶晶粒与变形晶粒组成,与铸态合金相比,其组织明显细化.经挤压加工后,Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr-0.2Mn合金横截面为细小的等轴晶组织,组织均匀性好;纵截面出现了晶粒尺寸相对较大的长条状组织,组织均匀性稍差.扫描电镜图显示Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr-0.2Mn合金中第二相颗粒沿挤压方向被碾碎成更细小的颗粒,只有非常少量的弥散分布的颗粒状析出相,而在该合金中有较多被碾碎的第二相,发生了明显的动态再结晶,挤压后获得的组织不均匀,大晶粒被发生再结晶的小晶粒包围.从X射线衍射图中可以看出该合金铸态组织主要由α-Mg、Mn、Mg12Nd和Y相等这几相组成.力学性能测试表明,新型镁合金综合力学性能明显优于纯镁金属.短期细胞培养中,新型镁合金无明显细胞毒性,对细胞生长有积极促进作用.新型镁合金热挤压后的横截面为细小等轴晶组织,组织明显细化且均匀性好,力学性能有极大提升;在短期细胞培养过程中新型镁合金与纯镁都表现出无细胞毒性,新型镁合金对细胞活性的提升优于纯镁组.

ZK60镁合金新型变形工艺数值模拟与实验研究

为了解决等通道转角挤压(ECAP)和正挤压(FE)工艺缺陷,结合两者特点,提出了ECAP-FE新型大塑性变形挤压丁艺.利用DEFORM软件进行ZK60镁合金新型变形工艺数值模拟,分别获取新型工艺成形特征、三种工艺等效应变场及ECAP-FE工艺组织模拟.模拟结果显示:新型工艺成形过程可分为4个阶段,并且存在两大变形区的ECAP-FE挤压工艺比ECAP或FE变形更能够积累大变形量.实验结果表明:ZK60镁合金经过ECAP-FE变形后平均晶粒尺寸约为2.8μm,比铸态晶粒尺寸减小32倍,晶粒细化效果显著.

新型医用镁合金材料的加工及制备探讨

论述了对医用材料的相关要求,分析了医用镁合金材料的特点,研究了新型医用镁合金材料的加工和制备技术。

机械盘件用新型镁合金的锻造工艺优化

采用不同工艺对机械盘用新型镁合金AZ80-TiV进行了锻造试验,分析了锻造温度和变形程度对试样耐磨损性能和力学性能的影响。结果表明:随终锻温度和变形程度的增大,试样的耐磨损性能和力学性能均先提高后下降。当终锻温度为320℃时,试样磨损体积(18×10^-3mm^3)较260℃终锻时磨损体积减小48.6%,抗拉强度(402 MPa)和屈服强度(296 MPa)分别较260℃终锻时增大13.6%和19.4%。当变形程度为30%,试样磨损体积(18×10^-3mm^3)较10%变形程度锻造时减小41.9%,抗拉强度(402 MPa)和屈服强度(296 MPa)分别较10%变形程度锻造时增大11.7%和17.9%。机械盘件用镁合金AZ80-TiV的锻造工艺参数优选为:320℃终锻温度和30%变形程度。

一种镁合金压铸系统小型设备安装用新型膨胀螺栓设计及应用

通过对普通膨胀螺栓缺点及小型设备安装需求分析,从高刚性新型膨胀螺栓设计方案、结构设计、安装使用、受力分析、计算及优点分析等五方面进行阐述,新型膨胀螺栓提高了安装刚性、大幅提高最大静止受力(承受拉力),保证了小型设备安装稳定性、可靠性,为小型设备安装固定提供了技术支撑。

新型镁合金螺钉体外腐蚀降解及细胞活性研究

研究了基于NZ30K合金开发的新型Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr-0.2Mn镁合金耐腐蚀性、体外降解行为特性及浸提液细胞生物毒性.采用金相显微镜得到新型镁合金金相显微图,采用扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)获取SEM图;采用武汉科思特电化学工作站进行电化学测试,并绘制动电位极化曲线,以磷酸盐缓冲液(Phosphate Buffer Solution,PBS)模拟体液环境,记录氢气析出体积并计算腐蚀速率;利用细胞完全培养基测定pH值、重量变化曲线;获取大鼠骨髓间充质干细胞(Bone Mesenchymal Stem Cells,BMSCs),并利用完全细胞培养基制作新型镁合金浸提液,检测细胞生物活性,以ZA75镁合金为基础添加0.3%Mn元素制成合金作为对照组,比较腐蚀电位、体外降解情况以及细胞活性.结果表明:新型Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr-0.2Mn镁合金横截面等轴晶体组织细小均匀性较好,纵截面呈长条状组织均匀性稍差;自腐蚀电位较高,为-1.3912V;自腐蚀电流密度较低,为7.37×10^(-7) A·cm^(-2);体外析氢量低,失重量、pH值变化幅度相对较小;降解速率下降后呈现小范围上升后趋于平缓;具有良好的细胞相容性,可以促进BMSCs细胞增殖分化.

机械设备减重用新型镁合金的制备与性能研究

采用机械振动辅助铸造法制备了新型镁合金Mg-9Al-1Zn-0.1Y-0.8纳米Cr,并通过OM、SEM和XRD分析,以及杨氏模量、拉伸性能和耐腐蚀性能的测试发现:机械振动辅助铸造法制备的该新型镁合金具有较佳的刚度、拉伸性能和耐腐蚀性能,在机械设备减重上具有较好的应用价值。与商用AZ91D镁合金相比,该新型镁合金的杨氏模量增加41.7%、抗拉强度增加38.9%、屈服强度增加36.1%、断后伸长率基本不变、腐蚀电位正移224 mV。

新型镁合金材料在农业机械装备中的应用

随着农业机械装备的不断发展和进步,材料的选择在提升农业机械性能和效率方面起着关键作用。传统的材料在满足需求方面存在一些限制,因此,新型材料的引入成为改进农业机械装备的重要途径之一。本研究探讨了镁合金作为一种新型材料在农业机械装备中的应用现状,分析了镁合金的特性、优势和潜在挑战,阐述了其在农业机械领域的具体应用。并以基于镁合金的植保无人机滑橇式起落架研究与设计为例,介绍了设计研究过程,分析总结了结果和成效。研究结果表明,镁合金在农业机械装备中具有广阔的应用前景,有望为农业生产带来更高的效率和可持续发展。

新型镁合金Mg-Al-Zn-Y光谱标准样品的制备和定值

采用双层安全炉熔炼镁合金和环壁式除渣法清除结晶器中的氧化皮和夹渣等技术,研制了新型镁合金Mg-Al-Zn-Y光谱标准样品。考察了标准样品的均匀性和稳定性,该标准样品有效期为5年。使用先进的数据处理软件(StndMtrl),对多家单位协作分析定值原始数据进行检验和计算,得到标准样品的标准值和标准偏差。用化学法对标准样品进行氧化上色,防止表面氧化腐蚀。