热处理对Mg-Zn-Mn镁合金组织和性能的影响

通过光学金相、扫描电镜以及能谱分析、显微硬度和室温力学性能测试、X射线衍射分析,研究了不同热处理工艺对Mg-6%Zn-1%Mn(ZM61)镁合金组织和力学性能的影响。结果表明,ZM61在420℃下挤压成型后,合金完成动态再结晶并形成了细小的再结晶晶粒;与挤压态相比,挤压后直接时效(T5)处理可以提高合金的强度,但"固溶+时效"处理(T6,T4+双级时效)能更大幅度地强化ZM61镁合金,其抗拉强度最高可达362 MPa,说明人工时效前的固溶处理是必要的,且最佳的固溶处理工艺是420℃×2 h;挤压后直接时效的ZM61合金的失效形式为混合断裂,而经"固溶+时效"处理后为解理断裂。

基于三维加工图的AZ31与GW83镁合金热加工可成形性对比研究

为了研究传统商业牌号镁合金与稀土镁合金在热加工可成形性上的差异性,以传统商业牌号AZ31镁合金和高强韧GW83稀土镁合金为研究对象,分别在压缩温度300~450℃,应变速率为0.001~1 s^(-1)条件下开展了热压缩实验,得到了两种合金的真应力-真应变关系曲线,对比分析了两种合金的热压缩变形特性。基于真应力-真应变曲线、动态材料模型和Murty失稳判据,分别建立了两种合金的三维加工图,预测了相应的安全区间和失稳区间,对比了两种合金的热加工可成形性。最后,以两种合金为原料,采用3组不同的工艺参数分别开展了针对同一规格薄壁管的反挤压成形实验。结果表明:与AZ31相比,GW83合金的安全区间较窄,失稳区间较宽,可成形性较差。以AZ31为原料反挤压成形的薄壁管外形较好且组织为细小的再结晶晶粒;而GW83合金在反挤压过程中成形困难,各组已成形薄壁管的边缘均发生了碎裂且组织中含有大量孪晶。验证了基于三维加工图实现不同材料可成形性预测方法的可行性。

镁合金壁板压弯成形曲率半径及回弹分析

目的对镁合金壁板变曲率压弯成形的回弹进行研究,分析壁板曲率半径和回弹量的变化规律,并建立壁板压弯成形几何模型,确定了材料性能参数、压弯成形工艺方案及成形工艺参数。方法采用数值模拟和实验的研究方法,在压下高度为3、5、7 mm、成形温度为260℃条件下进行了筋高比为4∶3和5∶2的网格式壁板变曲率压弯实验。结果分析了实验过程中的等效应力分布规律,随着压下高度的增大,等效应力最大值增大,当压下高度为5 mm和7 mm时,最大等效应力超过壁板在260℃、压下速度为1 mm/s条件下的抗拉强度。随着筋高比逐渐增大,最大等效应力增大。分析了压弯成形工艺参数对镁合金壁板压弯成形回弹量的影响规律,随着压下高度的增大,壁板回弹量增大。随着筋高比的增大,壁板回弹量减小。当壁板所受最大等效应力小于抗拉强度时,筋高比为4∶3壁板的回弹率为45%,筋高比为5∶2壁板的回弹率为30%,回弹率与压下高度无关,保持定值,当最大等效应力超过抗拉强度时,回弹率逐渐降低。分析了镁合金壁板曲率半径与压下高度之间的关系,随着压下高度的增大,壁板曲率半径减小。结论壁板回弹量模拟值与实验值吻合较好,最大相对误差为6.91%。壁板曲率半径模拟结果与实验结果相吻合,最大相对误差为4.21%。材料性能参数如下:泊松比为0.35,摩擦因数为0.3,质量密度为1.77×10^(-9) kg/mm3,当成形温度为260℃时,弹性模量为29.6 GPa。2种壁板变曲率压弯最佳工艺方案为温度260℃,压下高度依次为3、5、7 mm。

搅拌摩擦焊在镁合金焊接中的应用与进展

近年来,镁合金在航空航天、汽车电子、轨道交通等领域的需求日益增长,焊接是保障镁合金工业化应用的重要技术手段。搅拌摩擦焊(FSW)因其绿色环保、焊接效率高、接头性能好等优势在镁合金焊接中得到了一定的应用。本文从工艺参数与性能、镁合金FSW辅助技术与异种镁合金FSW研究等对国内外镁合金FSW进行了归纳,并对镁合金FSW未来的发展进行了展望。

超音频脉冲能量对镁合金微弧氧化膜层结构及性能的影响

目的研究超音频脉冲能量对AZ31B镁合金微弧氧化膜层成膜过程、微观结构与形貌和耐腐蚀性能的影响,并分析其成膜机理。方法通过改变超音频脉冲频率(50、100、150 kHz)调节脉冲能量,在硅酸盐体系中对AZ31B镁合金基体表面进行微弧氧化,采用激光共聚焦、SEM/EDS、XRD等对膜层表面形貌、元素组成及物相进行分析,通过电化学测试表征膜层耐腐蚀性能。结果在硅酸盐体系中制备的微弧氧化膜层物相组成主要是MgO和Mg_(2)SiO_(4)。随着超音频脉冲频率提高,脉冲能量降低,微弧氧化起弧时间延长,膜层微孔尺寸减小,膜层表面均匀性提高。与基体相比,在超音频脉冲条件下制备的微弧氧化膜层,自腐蚀电位提高了1.5 V,膜层自腐蚀电流密度降低了3~4个数量级。结论超音频电压脉冲会显著影响镁合金微弧氧化膜层微观结构,提高膜层均匀性。脉冲频率增加即脉冲能量降低,将降低微弧氧化过程中电弧的尺寸,增加电弧数量,进而降低膜层表面微孔尺寸,同时,降低表面疏松层厚度,提高致密层厚度,有利于提高膜层的耐腐蚀性能。

镁合金平板裂缝天线真空钎焊工艺

平板裂缝天线是星载雷达的关键结构之一,通常采用铝合金多层结构经真空钎焊而成,轻量化是其关键设计要素。设计了接触反应钎焊焊料AlAg10,开展了镁合金的真空钎焊工艺和性能研究,试制了镁合金平板裂缝天线样件并进行了电性能测试。结果表明采用AlAg10焊片可以实现AZ31B镁合金的高性能真空钎焊,在钎焊温度为450 ℃、压强为450 kPa,时间为15~20 min时,接头的平均剪切强度均超过50 MPa。研制的镁合金平板裂缝天线能够通过星载振动试验考核,电性能满足设计要求。

镁合金的GISSMO断裂失效模型表征

镁合金材料具有优越的力学性能,是当前汽车轻量化的主要材料之一。文章通过对镁合金AM60材料进行一系列拉伸、剪切等力学性能试验,分析了其在不同应变率和不同应力状态下的力学特性,同时结合有限元仿真对标方法校准镁合金AM60的GISSMO断裂模型参数,根据标定后的MAT24/GISSMO材料参数进行有限元模拟和对比试验,验证了该模型在不同应力状态下预测断裂失效的有效性。

医用镁合金材料研究趋势与热点追踪

背景:医用镁合金材料相关研究成果逐年增多,然而医用镁合金材料领域的文献尚未通过计量学分析进行系统评估。目的:展示医用镁合金材料的研究现状,探讨该领域研究趋势与热点。方法:以Web of Science核心集数据库为文献来源,检索2014-2024年医用镁合金材料的相关文献。运用CiteSpace软件,以作者、国家、机构、期刊、关键词及共被引为节点,生成知识图谱并进行可视化分析。结果与结论:①近10年医用镁合金材料的发文数量呈稳定增长趋势,其中中国发文量最多,是该领域的中坚力量,但发文质量和国际影响力还需进一步提高;中国科学院和北京大学是该领域研究的先锋机构,构建的合作网络涵盖国内外众多知名机构;期刊《BIOACT MATER》的爆发强度最大,未来该期刊的领域影响力将进一步扩大。②医用镁合金的微观结构、降解行为、生物相容性、机械性能及耐腐蚀性是近年来的研究热点;合金化技术作为赋予医用合金材料多元化特性的关键途径,成为科研人员探索的研究重点。③通过综合运用多种改性手段来初步调控医用镁合金材料的降解模式以获取合适的降解速度,可能是未来的研究趋势。未来应针对特定应用场景,在“精准生物适配”理念的指导下,实现镁合金设计从单一材料设计向结构和功能整体设计的转变,定制化开发镁合金制品。

预应变对TD方向AZ31B镁合金疲劳过程的影响研究

对于应力控制下的循环变形过程来说,稳态的棘轮应变相当于在循环过程中存在一个预应变。为了研究棘轮效应及经过不同变形机制形成的棘轮应变对循环过程的影响,采用预加载应变的方式来研究在不同织构及加载条件下预应变对循环过程及循环寿命的影响。对于TD(Transverse Direction,轴向)方向的镁合金在压-压循环过程中,不同预应变下AZ31B镁合金的循环变形实验结果表明,棘轮应变值随着预应变的增加而减小。当预应变小于2.0%时,随着预应变的增加,镁合金的疲劳寿命延长;当预应变大于2.0%时,镁合金的疲劳寿命随着预应变的增加而缩短。

表里如一的轻量化游戏利器--黑爵AM3 MAX全镁合金三模鼠标

轻量化设计近年来已成为外设领域的一大趋势,这一趋势的背后是用户长时间使用鼠标所带来的手部劳损问题,尤其是程序员、设计师及游戏玩家等群体,往往需要长时间、高频次地操作鼠标,因此减轻鼠标重量,以降低对手部的负担,显得尤为重要。在此背景下,各大外设厂商纷纷致力于研发更轻量化的鼠标产品,以满足市场需求。

中高应变速率轧制AZ31镁合金板的抗拉强度预测

本文采集了不同轧制温度、应变速率以及压下量等三个工艺参数下中高应变速率轧制的AZ31镁合金抗拉强度的27组样本,通过惯性权重、学习因子的改进和引入变异操作对PSO-BP神经网络进行改进,并与BP、PSO-BP神经网络对比,进行抗拉强度的预测。结果表明:BP神经网络不能预测AZ31镁合金抗拉强度的非线性变化,PSO-BP神经网络和改进的PSO-BP(IPSO-BP)神经网络均能较好地预测AZ31镁合金抗拉强度的非线性变化;这三个模型中IPSO-BP神经网络预测最为准确,相较于PSO-BP神经网络,其平均绝对误差从15.3764降低至3.4288,平均相对误差从5.94%降低至1.32%,均方误差从251.3662降低至20.7199,相关系数从0.7753提高至0.8937;通过Pearson相关性计算判断出应变速率、压下量对抗拉强度的影响均大于轧制温度,而应变速率与抗拉强度呈负相关关系,压下量与抗拉强度呈正相关关系。

工艺参数对AZ31B镁合金单点渐进翻边精度的影响

目的以AZ31B镁合金板为研究对象,研究初始成形角、工具直径、成形温度及层间距对单点渐进圆孔翻边精度的影响规律。方法使用有限元软件对2 mm厚的镁合金板材进行数值模拟,通过计算翻边直壁处的平均回弹量,得出不同工艺参数对单点渐进圆孔翻边直壁轮廓的影响规律。通过正交实验分析了交互作用下工艺参数对圆孔翻边直壁处平均回弹量的影响,通过极差分析确定了最优工艺参数组合,并通过实验对所得结果进行了验证。结果随着初始成形角的增大、工具直径的增大、成形温度的升高及层间距的减小,圆孔翻边制件直壁处的成形精度提高,各因素按影响程度由大到小的顺序依次为:成形温度、初始成形角、工具直径和层间距。成形精度最高的工艺参数组合如下:初始成形角为30°、工具直径为10 mm、成形温度为275℃、层间距为0.5 mm。结论采用仿真模型模拟单点渐进圆孔翻边过程具有较高的准确性,使用优化后的工艺参数得到翻边零件直壁区域的最小厚度以及平均回弹量与仿真结果误差均在3%以内,升高温度可以明显提高单点渐进圆孔翻边的制件精度。

镁合金表面DCPD涂层的制备及其界面结合机制研究

目的研究CaHPO_(4)·2H_(2)O(DCPD)与Mg的界面结合机制,以提高DCPD在镁合金表面的界面结合强度。方法利用电镀法在AZ31镁合金表面制备DCPD涂层,采用SEM、XRD、XPS等对涂层形貌及结构进行表征。同时,运用分子动力学模拟(MD)对DCPD在Mg表面形成机制进行研究,通过统计界面层中不同组分的径向分布函数、密度分布、均力势、总能量等的变化,揭示DCPD/Mg的界面结合能、结合位点及结合方式。结果通过电镀法形成的DCPD涂层形貌为致密的荷花瓣状晶体,主要成分为CaHPO_(4)·2H_(2)O。模拟结果表明,CaHPO_(4)·2H_(2)O的4个晶面(010)、(-120)、(11-1)、(111)、(-120)与Mg的结合能最强(163.63 kJ/mol)。其中起“铆钉”作用的基团是HPO_(4)^(2-)和H_(2)O,结合位点主要为O与Mg,即HPO_(4)^(2-)和H_(2)O通过静电作用及范德华力与Mg形成Mg-HPO_(4)^(2-)和Mg-H_(2)O偶极对。研究发现,形成的偶极对中HPO_(4)^(2-)及H_(2)O的配位数分别为0.75和1.16,Mg-H_(2)O的解离能更大,结构更稳定。结论提出改善DCPD/Mg结合强度的方法,电镀前可将镁合金置于NH4H_(2)PO_(4)溶液中浸泡片刻,促进CaHPO_(4)·2H_(2)O(-120)晶面的形成。

镁合金表面热喷涂WC-10Co-4Cr粒子沉积及分布特性

为了探究高速空气燃料热喷涂(activated combustion-high velocity air fuel,AC-HVAF)过程中喷涂粒子撞击基材后的沉积特性。采用AC-HVAF热喷涂技术在AZ80镁合金基体上沉积WC-10Co-4Cr硬质涂层。通过离散沉积实验获得薄层沉积粒子,探讨各种沉积形貌的种类、形成原因、结合机制及射流中粒子的径向和轴向分布。结果表明:在AC-HVAF粒子沉积过程中,嵌入型沉积为主要的沉积形貌,同时包含少量的破碎型与空腔型沉积粒子。在涂层的形成过程中,嵌入型沉积对涂层/基体结合性能起重要作用;空腔型沉积的小颗粒及破碎型沉积的大颗粒是造成沉积效率下降的主要原因。喷涂粒子主要集中在射流中心,越靠近射流边缘,空腔型沉积粒子越多,最终导致AC-HVAF粒子射流呈现出空间分布特征。

环保型陶化膜的研究进展及其在镁合金上的应用

陶化膜作为替代磷化的预处理工艺,操作简单,无需加热,能耗低,成膜时间短,不排放有害物质和残渣,解决了磷化膜的成本和环保问题。目前陶化膜已经在钢铁、铝合金等基材上实现了工业化应用,但在镁合金表面的研究还比较少。本文结合国内外陶化膜的研究进展,总结了陶化膜的发展历史,成膜机制,陶化膜的溶液组成及工艺参数的影响(包括成膜剂、成膜液中的添加剂、成膜液的pH、成膜时间、成膜温度、成膜液的搅拌、基体材料的影响),同时介绍了镁合金表面陶化膜的研究现状,并对未来镁合金陶化膜的研究重点进行了总结和展望。为了尽早实现陶化膜在镁合金部件的批量应用,膜层的均匀性、致密性、与漆膜的结合力等方面尚需深入研究,成膜液的维护,操作规范的制定,废水处理等这些问题尚待解决。

镁合金热力学与动力学基础信息

随着全球能源危机和环境危机加剧,高性能轻质节能材料和新型储能材料的研发和规模应用需求日益紧迫。镁合金作为最轻的金属结构材料,应用于轨道交通、航空航天可显著地节能减排,且绿色高安全性的镁基储能材料也有着巨大的应用前景。特别地,镁及镁合金是我国的优势材料资源,拓展镁合金的广泛应用具有重要的战略意义。但目前高性能镁合金牌号明显偏少,依靠实验开发为主的现状严重影响了镁合金更大规模的推广应用。关键热力学动力学基础信息是高性能镁合金设计与应用的基础和必要信息。然而,相较于钢铁、铝合金及钛合金等,镁合金的热力学与动力学基础数据和数据精度均相当有限,这成为制约传统镁合金材料优化、新型高性能镁合金材料高效智能研发和镁合金大规模快速应用的瓶颈问题。为此,系统地研究多元镁合金的关键热力学动力学基础数据、合金元素间的交互作用特征及交互作用机理,构建系统的、高精度的多元镁合金热力学和动力学数据库,是推动高性能镁合金材料智能设计和促进镁合金更大规模应用的关键路径之一。

挤压态单/双相镁锂合金的组织与性能

对Mg-8.6Li-6.5Zn-1.4Y、Mg-9.6Li-8.9Zn-1.9Y铸态镁锂合金在相同工艺下进行热挤压变形,研究了两种镁锂合金的显微组织、密度和力学性能。结果表明:Mg-8.6Li-6.5Zn-1.4Y铸态合金主要由α-Mg相、β-Li相、Mg_(3)Zn_(6)Y_(1)相组成,为(α+β)双相镁锂合金,Mg-9.6Li-8.9Zn-1.9Y铸态合金主要由β-Li相、Mg_(3)Zn_(6)Y_(1)相组成,为β单相镁锂合金;热挤压变形后,双相镁锂合金中α-Mg相沿挤压方向变形呈条状,单相镁锂合金中形成少量尺寸较小的α-Mg相,两种合金中的Mg_(3)Zn_(6)Y_(1)相均发生破碎并沿挤压方向变形;相比双相镁锂合金,单相镁锂合金的平均晶粒尺寸较小,第二相(Mg_(3)Zn_(6)Y_(1)、Mg_(3)Zn_(3)Y_(2)、LiMgZn相)平均尺寸和体积分数较大,且硬度、屈服强度、抗拉强度更大,分别增加了2.72%,7.53%,3.59%,断后伸长率略有减小。

轧制压下量对WE43镁合金腐蚀行为的影响

在500℃下制备压下量分别为0、25%、45%和80%的轧制WE43镁合金,并研究其在3.5 wt.%NaCl溶液中的腐蚀行为。采用光学显微镜(OM)、透射电子显微镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)对轧制WE43合金的显微组织演变过程进行表征。结果表明,随着轧制压下量增加,合金的基面织构逐渐增强,晶粒尺寸逐渐减小。此外,仅压下量为45%的合金中存在弥散分布的动态析出相。浸泡实验和电化学实验结果表明,轧制WE43合金的耐蚀性由高到底的顺序为压下量45%>压下量80%>压下量25%>压下量0。压下量45%的合金具有最好的耐蚀性,主要原因是基体中大量弥散分布的析出相能促使致密腐蚀产物膜的形成。压下量为80%合金的腐蚀速率增加是析出相回溶至基体所致。析出相是轧制WE43合金腐蚀速率的主要影响因素,而晶粒尺寸、基面织构和形变孪晶是次要影响因素。

具有细晶/混晶交替分布组织特征的AZ31镁合金轧板拉伸变形行为仿真

通过中等应变速率轧制获取细晶区和混晶区交替分布的AZ31镁合金轧制板材,构建不同组织特征的黏塑性自洽(VPSC)模型,预测板材在室温拉伸下的变形机制、织构演变和力学响应,研究细晶区与混晶区对塑性变形的贡献。结果表明:经410℃、平均应变速率1.9 s^(-1)、4.8 s^(-1)和7.8 s^(-1)制备的轧制板材中细晶区与混晶区呈现板织构特征,细晶区织构组分相较于混晶区更接近ND方向;随着轧制平均应变速率的增加,板材的细晶区与混晶区的织构组分差异逐渐减小。在室温拉伸塑性变形初期阶段,轧制板材的主要变形机制是基面滑移,次要变形机制是棱柱面滑移和锥面滑移,而拉伸孪生几乎不开启。压缩孪生启动时,部分晶粒向TD方向偏转56°,形成TD方向的织构组分。棱柱面滑移活性的降低,有利于增强锥面滑移的分离效应,促使ND方向织构极密度降低和双峰织构形成。轧制板材在拉伸过程中,由于细晶区的织构组分相较于混晶区更接近ND方向,使得在拉伸过程中细晶区相较于混晶区的基面滑移开启较少,非基面滑移开启较多,促使拉伸变形的过程中细晶区起强化作用,混晶区起弱化作用。织构组分差异逐渐减小,使得细晶区与混晶区的变形机制活性趋于一致,促使其在拉伸过程中对抗拉强度贡献也逐渐趋于一致。

Mg-Zn-Mn、Mg-Zn-Sr三元生物镁合金的制备与研究

为了提高Mg-Zn二元合金的力学性能和耐腐蚀性能,分别制备了Mg-Zn-Mn和Mg-Zn-Sr三元合金,对合金的显微组织、力学性能及Hank’s溶液腐蚀进行了研究。结果表明,Mg-Zn-Mn合金的力学性能和耐腐蚀性能均有明显改善,抗拉强度为317MPa,析氢腐蚀速率为0.012ml/d/cm2;Mg-Zn-Sr合金的性能改善效果不明显。