关键词： 镁合金   第一性原理计算   分子动力学模拟   广义层错能   孪晶界演变  

摘要： 随着计算机技术的飞速发展,第一性原理计算与分子动力学模拟的方法在材料设计与机理研究中起到至关重要的作用。本文总结了第一性原理计算在镁合金广义层错能、晶格常数、弹性常数、裂纹形成能等方面的应用,综述了分子动力学模拟在镁合金孪晶界演变与迁移、孪晶界与位错及晶界的交互作用、元素偏析对界面的影响、析出相与孪晶界的交互行为等方面的应用。并对第一性原理计算及分子动力学模拟在镁合金研究中的应用现状与目前仍存在的局限性进行了论述,同时展望了镁合金原子尺度计算与模拟研究的发展前景。

关键词： 生物降解性   医疗器械企业   科研机构   人体实验   生物相容性   锌基   数据积累   前沿进展  

摘要： 可降解金属研究是目前医用金属领域最活跃的研究方向。经过全世界科研机构与医疗器械企业界20余年的数据积累,先后有镁基可降解金属、铁基可降解金属和锌基可降解金属植介入器械进入临床或开展了人体实验研究。在《材料科学与工艺》2023年第31卷第2期刊载的"可降解金属研究前沿进展"一文中,北京大学郑玉峰教授回顾了可降解金属的定义、生物降解性与生物相容性双判据及其分类,分别介绍了镁基可降解金属、铁基可降解金属和锌基可降解金属的研究现状及尚未解决的科学问题,并对可降解金属未来的发展机遇与挑战进行了展望。

关键词： 稀土   镁合金   力学性能   耐腐蚀性   阻燃性能  

摘要： 镁合金作为最轻的结构金属材料,在汽车、电子、航天航空等领域存在巨大的应用潜力。添加合金元素可以有效改善镁合金组织性能,稀土(RE)是改善镁合金机械、耐蚀性能,提高其成形性非常有效的元素。综述了RE在镁合金中的作用,列举了RE对Mg-Al,Mg-Zn系合金组织及性能的影响,对镁合金的未来前景进行了展望,为研发高综合性能稀土镁合金提供参考。

关键词： 新能源汽车   压铸成型   注射成型   镁合金   一体化   助力   超大型  

摘要： 3月22日-24日,“2023年全国压铸年会”在合肥香格里拉大酒店成功举办。会议聚焦“新能源汽车制造领航大压铸时代”主题,助力新能源汽车高质量发展。海天金属携带超大型一体化压铸成型方案与全新推出的3000t级镁合金注射成型方案亮相本次论坛。

关键词： 脉冲电流   冷轧AZ31镁合金   强化   力学性能  

摘要： 利用OM、SEM、TEM及拉伸试验机等测试手段,进行了脉冲电流强化冷轧AZ31镁合金的研究,考察了脉冲电流密度、处理时间以及循环次数对AZ31镁合金组织和力学性能的影响。结果表明,工频、瞬时交流脉冲电流可以实现冷轧AZ31镁合金的强化。在75~150 A/mm^(2)范围内,随着电流密度增大,合金的抗拉强度先增大后减小,而其伸长率逐渐增大;当电流密度为125 A/mm^(2)时,合金的抗拉强度达到293 MPa,伸长率为5.5%;与冷轧态合金相比,其抗拉强度提升了10%,伸长率提高了45%。当电流处理时间为180~240 ms范围内或循环次数为1~4次,随着电流处理时间或循环次数增加,合金的抗拉强度持续下降,而伸长率不断提高。电流处理条件下,合金发生了再结晶,产生了细小的再结晶晶粒,位错密度增大,亚晶数量增多。在这些因素的综合作用下,冷轧AZ31镁合金的综合力学性能提高。

关键词： 3D打印   选择性激光熔化   多孔镁金属支架   磷酸钙生物涂层   力学性能   生物相容性  

摘要： 背景负重部位骨松质的大面积缺损修复是临床中一个待解决的难题,多孔镁金属结合磷酸钙(Ca-P)生物活性涂层有望克服这一难题,但缺乏相应力学和生物相容性评价。目的评价Ca-P涂层多孔镁金属支架的力学性能和生物相容性。方法采用选择性激光熔化3D打印工艺制备多孔镁金属支架,通过化学转化法在多孔纯镁金属支架表面制备Ca-P生物活性涂层,与无涂层镁金属支架做对比。采用扫描电子显微镜和能量色散X射线能谱对材料涂层的形貌、成分进行表征;通过压缩力学实验绘制应力-应变曲线,并计算支架屈服强度和弹性模量。采用CCK-8法、活死染色和细胞黏附等手段检测多孔镁金属支架的生物相容性。结果制备Ca-P涂层多孔镁金属支架;扫描电子显微镜和能量色散X线能谱结果显示多孔镁金属支架内部镁颗粒呈现出融合体状;Ca-P涂层由花瓣状晶粒以一定的取向相互堆叠而成,与基体无缝隙紧密结合。力学性能测试显示,Ca-P涂层多孔镁金属支架抗压强度高于无涂层支架[(35.3±0.7)Mpa vs(31.0±1.0)Mpa,P=0.003,n=3],杨氏模量高于无涂层支架[(656.0±8.7)Mpa vs(623.0±7.0)Mpa,P=0.007,n=3];生物相容性结果显示,相比空白组,Ca-P涂层支架有显著促增殖作用,无涂层支架有显著抑制作用。结论相比无涂层多孔镁金属支架,Ca-P涂层多孔镁金属支架力学性能优,生物相容性好,可用于负重部位骨松质缺损的修复。

关键词： 无人机   起落架   ANSYS   LS-DYNA跌落分析  

摘要： 【目的】铝合金起落架在使用过程中,由于其具有质量高的特点会给无人机带来很多不必要的动能损耗。【方法】课题组以某型号的植保无人机为研究对象,通过制作材料的平替和优化结构设计,使其达到使用要求。对无人机起落架进行UG设计建模以及ANSYS有限元分析,得到起落架对应的应力云图和变形云图。材料平替过程中,质量由铝合金的0.86kg下降到了稀土镁合金的0.68 kg,质量降低0.18 kg。【结果】通过LS-DYNA跌落仿真结果可知,最大变形为7.416 mm,最大应力为196.46 MPa,低于材料屈服强度极限,满足强度要求,且跌落速度对起落架的变形影响更大,可以为同类型产品设计提供思路。【结论】1)通过替换镁合金材料作为起落架制作材料,对比铝合金质量减轻了20.9%。2)通过建立滑橇式起落架落震仿真模型,并通过输入合理的材料应力-应变曲线符合起落架着陆过程中的实际情况,准确模拟了起落架的落震试验过程。3)通过仿真计算分析,发现其速度对跌落过程中起落架的变形影响远大于起落架承担载荷多少的影响。研究结果对后续起落架的设计和优化具有较大的工程实际应用价值。

关键词： 整车质量   铝活塞   镁合金   输出功率   CR1   发动机  

摘要： 据日刊报道,本田汽车公司为了减轻CR125M Elsinore车的质量。从2022年10月起用镁合金制造发动机外壳。新的CR125M125CC型车的冲程为50mm,配有双环铝活塞,铝活塞会发生轻微的蚀刻,从而增加持油性,还有助于降低整车质量。为了进一步减轻车的质量,框架改为铝管制造,车身是塑料的。Elsinore车的峰值输出功率略低于17HP,速度可达60mph。

关键词： 复合人工骨材料   α-半水硫酸钙   β-磷酸三钙   透明质酸  

摘要： 目的探讨透明质酸(hyaluronic acid,HA)/α-半水硫酸钙(α-calcium sulfate hemihydrate,α-CSH)/β-磷酸三钙(β-tricalcium phosphate,β-TCP)复合人工骨材料(以下简称复合材料)的制备及其性能。方法采用水热法将二水硫酸钙脱水制备α-CSH,可溶性钙盐和磷酸盐反应法制备β-TCP。将α-CSH、β-TCP粉末按照不同比例(10∶0、9∶1、8∶2、7∶3、5∶5、3∶7)混合,分别与浓度为0.1%、0.25%、0.5%、1.0%、2.0%的HA溶液以及去离子水,以液固比0.30、0.35混合,制备HA/α-CSH/β-TCP、α-CSH/β-TCP复合材料。将制备样品进行扫描电镜观察、X射线衍射分析、初凝/终凝时间测定、降解测定、抗压强度测定、溃散情况观察、可注射性实验以及细胞毒性实验。结果成功制备HA/α-CSH/β-TCP复合材料。该复合材料表面粗糙,不规则片块状颗粒、条状颗粒密集堆积,表面呈微孔结构,孔径主要在5~15μm之间。随β-TCP含量增加,复合材料初凝、终凝时间均增加,降解率降低,抗压强度呈先增加再减弱变化趋势,不同α-CSH/β-TCP比例制备材料间差异均有统计学意义(P<0.05);添加HA可提高复合材料可注射性,且随浓度增加呈增加趋势(P<0.05),但对复合材料的凝固时间无明显影响(P>0.05)。HA/α-CSH/β-TCP复合材料细胞毒性等级为0~1级,无细胞毒性。结论HA/α-CSH/β-TCP复合材料具有良好生物相容性,理论上可满足临床骨缺损修复需求,是一种具有潜在临床应用前景的新型人工骨材料。

关键词： 微弧氧化   氧化膜   分段电压   膜层特性  

摘要： 为了研究分段式加载电压对镁合金微弧氧化膜性能的影响,采用Na_(2)SiO_(3)电解液体系对AZ91D镁合金进行微弧氧化。利用扫面电镜(SEM)对氧化膜的表面和截面形貌进行观察,用涡流测厚仪、激光共聚焦显微镜及Image J测试了膜层的厚度、粗糙度及孔隙率,并对氧化膜的耐磨性进行了分析。结果表明,当第1阶段加载电压为300 V(180 s)时,所获膜层的表面孔隙率最低,仅为4.574%,膜层厚度为90μm,粗糙度为2.72μm。SEM结果表明,分段式加载电压所获膜层的致密度提高,表面裂纹和孔洞减少。分段加载电压方式为300 V(180 s)+380 V(1 620 s)时的磨损量最少,经过200 r的磨损后,质量损失仅为17.2 mg,较一次性加载方式减少了4.6 mg。