Mg-Zn系高强度镁合金的研究进展

简单介绍了Mg-Zn系高强度镁合金的特性和发展历史,着重分析Mg-Zn二元合金组织研究的争论焦点,并阐述了Mg-Zn系多元合金的最新研究进展;讨论了塑性成形和热处理的研究热点:大比率挤压、大塑性变形(SPD)和快速凝固(RS)等塑性变形工艺大大提高了Mg-Zn系合金的力学性能,是扩大应用的关键;双级时效的低温预时效阶段会形成大量G.P.区,为后续时效析出相的析出提供形核核心,进而显著提高合金的力学性能等;最后指出Mg-Zn系合金时效强化机理研究、研发含稀土Mg-Zn系合金、研发新型廉价高强度镁合金和塑性变形工艺是将来研究的重点方向。     

AZ91D镁合金组织细化及其对部分重熔半固态组织的影响

通过对熔体进行高强度剪切处理,研究了其对AZ91D镁合金的组织细化作用,获得了不同的铸锭组织,并研究了铸锭初始组织对二次加热后组织的影响.结果表明,熔体高强度剪切处理具有显著的晶粒细化作用,在650℃对熔体高强度剪切处理后,AZ91D镁合金铸锭平均晶粒尺寸由500μm降到170μm.降低熔体处理温度至605℃,组织得到进一步细化,平均晶粒尺寸约为60μm.原始组织大小对二次加热后组织的大小、液相分布具有重要的影响.熔体高强度剪切处理对AZ91D镁合金铸锭的晶粒细化作用在二次加热后能够基本保留下来.在相同的加热条件下,均匀细小的原始组织有利于获得更高的有效液相分数和更趋于球形的晶粒组织.     

高强度变形镁合金ZK60的研究现状

镁合金因其具有很高的比强度、良好的铸造成型性、优越的阻尼吸震降噪性能、电阻屏蔽性能等诸多优点而受到广大材料工作者的强烈重视,而ZK60镁合金则是高强度变形镁合金中性能最为优越的合金之一.文章综述了ZK60合金发展历史、组织研究现状、力学性能研究现状、表面处理研究现状、应用现状以及合金元素和微量元素对ZK60合金组织和性能的影响.在此基础上,提出了改善ZK60镁合金组织性能的方向和途径,并对其表面处理和应用现状做了分析和展望.     

镁合金疲劳研究现状及展望

对镁合金疲劳研究的现状进行了总结,包括镁合金的低周疲劳行为、高周疲劳行为、腐蚀环境下的疲劳行为以及镁合金疲劳寿命的预测方法,并归纳了镁合金疲劳性能强化的主要方法,包括添加稀土元素、热处理、表面处理等;在此基础上,对镁合金疲劳研究的不足进行了分析,并对镁合金疲劳研究的发展方向进行了展望。     

ZK60镁合金铸态显微组织分析

作为高强度变形镁合金研究的基础工作,较系统研究了ZK60镁合金的铸态组织.光学显微分析表明,铸态组织中存在很明显的枝晶;有相当数量的共晶组织沿晶界或枝晶边界断续分布.差热分析(DSC)表明,在加热和冷却速度分别为15 K/min和10 K/min时共晶组织的熔化温度为345℃,凝固析出温度为328.7℃.x-衍射分析初步确定,在铸态ZK60镁合金中主要有α-Mg,MgZn,MgZn23种合金相.透射电子显微分析发现,共晶组织类型、组成和分布具有多样性,选区电子衍射花样标定共晶组织主要由α-Mg和MgZn两相构成.     

编者按:结构与功能镁合金专刊

       镁合金有诸多优良性能如高比强度，良好的铸造性能及阻尼性能， 作为轻量化结构材料在交通运输业及航空业有广泛的应用前景。为了拓宽镁合金的应用前景，过去在如何进一步提高镁合金的高温性能和如何进一步改善镁合金的室温塑性与成型性方面进行了大量的研究。镁合金除了在结构方面的应用外，它们也可被开发为功能材料应用于相关领域。基于镁合金自身的腐蚀特点、良好的生物相容性与人体骨骼相近的弹性模量，其被研究开发为可降解医用材料应用于体内。除医疗方面的功能性应用外，镁合金在作为电池阳极材料和储氢材料方面也表现出巨大的潜在应用前景。       遗憾的是镁合金还存在几个方面的应用瓶颈，如室温塑性及成型差、形变不对称性、强度低。作为潜在医疗植入降解材料，其降解速度又过快。为了解决这些问题， 促进镁合金的广泛应用， 开发高性能镁合金结构材料及其功能材料已成为当前材料科学、生物科学及能源领域的研究热点。       因此，为了解镁合金开发及其应用方面的最新进展及考虑到进一步拓宽镁合金应用的重要性，我们推出了就镁合金开发、加工工艺、合金的表面处理、及作为储氢材料的专刊。本专刊共收录了17篇论文，包括1篇镁合金表面处理综述及16篇研究论文。希望通过本专刊收录的论文能够帮助相关研究人员对镁合金作为结构材料及功能材料的研究进展方面有综合全面的了解。     

ZK60镁合金的室温静液挤压强化

对室温静液挤压ZK60变形镁合金的组织、力学性能进行研究。研究结果表明：室温静液挤压后镁合金的表面质量良好：由于加工硬化的作用,镁合金抗拉强度、屈服强度和硬度分别提高20％,60％和54％;变形过程发生了孪生动态再结晶,孪晶和二次孪晶的产生可以阻碍裂纹扩展,镁在基面滑移与孪生的交互作用下形成微晶和孪晶位错;室温静液挤压的镁合金具有良好的金属流动性,应力分布状况亦有利于变形：采用室温静液挤压,可实现镁合金室温下大变形量的形变,是强化镁合金的有效途径之一。     

镁合金表面化学镀镍工艺

为了在镁合金表面得到保护性镀层,通过实验研究了镁合金化学镀Ni的镀液组成及不同参数对镀速的影响.盐雾实验测定了镀层的耐蚀性,结果表明镀层具有较好耐蚀性;热震实验和弯曲实验测定了镀层的结合力,结果表明镀层与基体具有良好的结合力;镁合金的以上性能和镀层的硬度表明,经过这种工艺处理的镁合金,能满足一般工业对其性能的要求.     

热处理对含Y元素AZ31镁合金板材组织和性能的影响

对含Y元素AZ31镁合金板材进行退火处理后的组织和性能进行了研究.结果表明:随着退火温度的升高,镁合金晶粒尺寸逐渐增大,力学性能略有提高然后降低;退火时间对镁合金晶粒尺寸影响不大;在300℃下退火1 h后板材性能达到最佳,抗拉强度为255 MPa,屈服强度为170 MPa,延伸率为24%;经过热处理后镁合金断裂方式为准解理断裂和韧性断裂的复合形式.     

AZ31镁合金的研究进展

综述了AZ31镁合金基本特征,讨论了主要合金元素对AZ31镁合金组织和性能的影响、AZ31镁合金的力学性能以及AZ31镁合金的晶粒细化、超塑性的研究现状,对AZ31镁合金的发展前景进行分析,指出应加强其成形技术、镁基复合材料和AZ31镁合金基础理论的研究．     

基于第一性原理的镁合金合金相及固溶体研究进展

镁合金作为轻质的金属材料,具有广阔的应用前景,发展先进镁合金已成为当前的研究重点之一。第一性原理计算为开发和设计新型镁合金提供了一种经济高效的方法。基于第一性原理方法,综述了镁合金合金相及固溶体的研究现状,主要对晶体结构、弹性常数、弹性模量及广义层错能等的第一性原理研究进行了介绍,讨论了合金元素以及相结构对镁合金力学性能的影响。阐明第一性原理计算方法在镁合金研究中的重要作用,为新型镁合金成分设计及开发高性能镁合金提供参考。     

动态加载条件下细晶镁合金的组织特征及形成机制

研究细晶镁合金在动态加载条件下的力学特性和组织关系,分析细晶镁合金在动态加载条件下的变形行为;探讨镁合金在动态加载条件下组织特征及演变机制.研究结果表明:细晶镁合金的动态抗压强度明显高于准静态抗压强度,具有明显的应变率强化效应.细晶镁合金在动态加载下压缩的变形组织中只有少量的孪晶,滑移是细晶镁合金在动态加载条件下塑性变形的主要机制.     

镁合金表面微弧氧化/氧化石墨烯/硬脂酸超疏水复合涂层的耐蚀和抗污性能研究

镁合金因其低密度、高强度重量比和尺寸稳定性等优点,在汽车、医疗和电子通信领域具有很高的应用价值和广泛的应用前景。然而,镁合金在腐蚀环境中较差的耐腐蚀性在很大程度上限制了其广泛应用。因此,本文旨在通过微弧氧化技术、电沉积技术和自组装技术相结合,在镁合金AZ91D上制备一种具有优异耐腐蚀性的微弧氧化/氧化石墨烯/硬脂酸（MAO/GO/SA）超疏水复合涂层。通过扫描电子显微镜、X射线衍射、能量色散光谱和拉曼光谱对涂层的组成和微结构进行了表征。利用极化曲线、电化学阻抗谱和盐雾实验,评估了MAO/GO/SA复合涂层的防腐蚀性能。研究结果表明,所制备的超疏水复合涂层具有花瓣状球形结构,其接触角达到了159.53° ± 2°,具有优越的超疏水性和抗污性能。而且,MAO/GO/SA复合涂层也表现出较好的耐腐蚀性能,其腐蚀电流密度比镁合金基体低三个数量级,阻抗大三个数量级,耐盐雾腐蚀时间达192 h。     

高炉铁液变质处理初探

本文介绍了应用稀土镁合金使高炉铁液变质处理的试验及结果。试验表明采用适当工艺可使生铁抗拉强度达到35～55kg/mm~2,直接可制得高强度灰铸铁。这是一种新的生产铸件的方式,与冲天炉生产工艺相比,将大大节约能源和减少材料消耗。     

发展中的镁合金压铸工业

概述了中国镁业和镁合金压铸业的现状，综合分析了镁合金压铸的技术特征和镁合金产品市场发展的潜在优势，并从不同层面对镁合金压铸技术研究和发展趋势进行了讨论。     

稀土元素钐添加对镁合金轧制边裂影响的研究

针对镁合金板坯轧制过程中出现的边裂问题,结合稀土元素改善合金组织的特性。镁合金中先添加不同量的Sm(钐元素),然后进行铸造挤压制成坯料,再分别进行冷轧和温轧实验,分析轧后镁合金板坯组织和力学性能。研究表明:温轧和冷轧条件下,添加稀土元素Sm后镁合金板坯轧制边裂问题得到了较好的改善;随着稀土元素Sm添加量的增大,镁合金板坯的屈服强度增大,延伸率减小。     

稀土Nb对AZ91镁合金耐热性的影响

本文研究了稀土Nb对AZ91镁合金高温性能的影响。结果表明,随着稀土含量的增加,拉伸强度和延伸率先升高后降低,镁合金的综合性能得到改善;微观分析结果表明,AZ91镁合金铸态组织为树枝晶,晶粒粗大,稀土元素Nd的加入可细化晶粒,起到强化作用。     

生物可降解镁合金支架的扩张性能

介绍了生物可降解镁合金支架的应用背景和研究现状.应用有限元方法研究了镁合金支架的扩张过程.为了便于分析和比较,同时建立了具有相同几何模型的316L医用不锈钢支架,分别比较了它们在几何变形、应力分布、轴向缩短率、扩张速度等方面的差异性.结果显示,扩张镁合金支架比扩张不锈钢支架要容易得多.在扩张压力和扩张直径相同的前提下扩张镁合金支架和不锈钢支架,前者的扩张速度高于后者;前者的轴向缩短率小于后者;扩张到最大直径时,前者的最大Von Mises应力小于后者.有限元模拟对支架性能的评价和设计有一定指导意义.     

变形镁合金的研究热点概述

铸造工艺是镁合金件制造的主流,但经过塑性加工成形的镁合金产品具有更好的力学性能,可适应更为多变的工况需求。国际镁业协会认为,镁合金的长期发展目标应放在新变形镁合金与新成形工艺的开发与研究上。该文概述了变形镁合金目前在世界上的研究热点,分析了中国研究者的变形镁合金研究特点并建议在提高镁合金板材常温下的塑性成形性能方面多做工作,以增强中国镁合金深加工的技术能力。     

变形镁合金的研究热点概述

铸造工艺是镁合金件制造的主流,但经过塑性加工成形的镁合金产品具有更好的力学性能,可适应更为多变的工况需求。国际镁业协会认为,镁合金的长期发展目标应放在新变形镁合金与新成形工艺的开发与研究上。该文概述了变形镁合金目前在世界上的研究热点,分析了中国研究者的变形镁合金研究特点,并建议在提高镁合金板材常温下的塑性成形性能方面多做工作,以增强中国镁合金深加工的技术能力。