关键词： 工程技术专家   金属结构材料   镁合金   生物医疗   航空航天   阻尼性能   比强度   生物相容性  

摘要： 镁合金作为最轻质的金属结构材料,具有低密度、比强度高、优异的阻尼性能、良好的生物相容性以及可循环利用等特性,在国防安全、航空航天、轨道交通及生物医疗等重大关键领域具有广泛的应用前景。随着科学技术的进步及社会经济的日益发展,越来越多的行业对节能减排及轻量化需求日益迫切,因此,研发高性能镁合金,提高其综合性能,推进其在各行各业的应用势在必行。近年来,我国材料科学家和工程技术专家专注于先进镁合金结构材料的设计、制备、加工及应用,取得了许多重要进展及突破。

关键词： 镁合金   焊接接头   深冷处理   耐腐蚀性  

摘要： 针对镁合金焊接接头耐腐蚀性差的问题,采用液氮作为制冷剂,在-190℃对AZ31镁合金MIG焊接接头进行了不同时间的深冷处理,随后在3.5%的NaCl腐蚀液中进行全浸腐蚀试验,通过失重法、微观金相观察以及XRD分析等探讨了深冷处理时间对镁合金焊接接头耐腐蚀的影响。试验结果表明:合理控制深冷处理时间可以提高镁合金焊接接头的耐腐蚀性,其中经过(-190℃、6 h)深冷处理后的焊接接头耐腐蚀性较好。

关键词： 镁合金   氧化石墨烯   羟基磷灰石   耐蚀性   骨折修复  

摘要： 镁金属在生理环境中的降解速率和生物活性改善有助于其在生物医用领域的应用推广,合金化处理和表面改性是2种有效的途径。本研究针对镁-钙合金(ZQ)提出一种新的改性方法,利用水热处理、电泳沉积和电化学沉积相结合,在其表面上构建羟基磷灰石/氧化石墨烯/氢氧化镁(HA/GO/Mg(OH)_(2))复合涂层。扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析证实,该复合涂层样品(ZQ-HEP)表面逐层形成了外层纳米薄片HA、中层絮片状GO、及内层Mg(OH)_(2)纳米片的复合涂层。体外电化学耐腐蚀性测试分析表明,涂层化的ZQ-HEP比未处理ZQ样品在磷酸缓冲盐溶液(PBS)中有更优的耐蚀性。通过构建的体内兔股骨髁骨折模型,评价表面改性前后ZQ样品的骨折修复效果。术后大体观察、影像学和组织学分析证实,体内生理环境下ZQ-HEP螺钉的析氢速率比ZQ螺钉低,皮下气肿现象减少。同时,ZQ-HEP螺钉因其更优的耐蚀性,在术后4周内可较好地保持其材料的完整性,同时介导更多的新骨长入,进而实现骨折的快速愈合。本研究提出的GO/HA/Mg(OH)_(2)复合涂层构建策略,可在调控镁金属降解速率的同时,显著提升其成骨修复效果,具有良好的临床应用前景。

关键词： 搅拌摩擦焊   AZ31镁合金   超声振动   微观组织   力学性能  

摘要： 针对镁合金搅拌摩擦焊接头组织性能不均匀问题,对4 mm厚AZ31镁合金进行超声辅助搅拌摩擦(ultrasonic vibration friction stir welding,UFSW)对焊,研究了超声振动对镁合金FSW接头厚度方向组织性能的影响.结果表明:施加超声辅助后,焊缝上中部晶粒明显细化,硬度值提升.同时,超声波的体积效应可以降低金属的流变应力,改善材料流动性,焊缝底部的未焊合缺陷得到明显改善,接头整体及各分层的抗拉强度和断后伸长率均得到提升.

关键词： Stationary shoulder   Radial additive friction stir repairing   Mechanical hole out of dimension tolerance   AZ31 magnesium alloy   Microstructure   Mechanical properties  

摘要： Radial additive friction stir repairing(R-AFSR)assisted by stationary shoulder was put forward in the present study,which can be employed to repair the mechanical hole out of dimension tolerance of AZ31 magnesium alloy *** results show that the stationary shoulder has sealed-barrier,heat-sink and extra-forging *** heat-sink effect improves the microstructure uniformity along the stir zone(SZ)thickness and the surface appearance of repaired hole,and the sealedbarrier and extra-forging effects eliminate the super-fine grain band in the ***,these three effects improve the formation quality of repaired region,thereby enhancing the mechanical properties of repaired mechanical hole compared with conventional *** tensile and compressive shear strengths of the repaired hole by stationary shoulder R-AFSR both increase first and then decrease when the rotating speed changes from 1200 to 1800 rpm,and these maximum values,respectively,reach 190±3 MPa and 64.5±2 MPa at 1400 *** addition of stationary shoulder during R-AFSR can obtain a higher-quality repaired hole and broaden the repairing process window.

关键词： 镁合金   Mg-2Zn-0.2Sr-0.6Zr-xNd   微观组织   力学性能   耐蚀性能  

摘要： 采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、万能材料试验机和电化学试验等方法,研究了Nd含量对Mg-2Zn-0.2Sr-0.6Zr-xNd(质量分数/%,x=0,1,2)合金微观组织、力学性能及耐蚀性能的影响。结果表明,添加Nd可以细化晶粒,形成颗粒状均匀分布的Mg-Zn-Nd第二相(T相),且第二相体积分数随着Nd含量的增加而增加。室温拉伸试验结果表明,微量的Nd可以提升镁合金的抗拉强度和屈服强度,但伸长率略有下降。利用Hank’s溶液研究合金的降解行为,结果发现,当x=0、1、2时,Mg-2Zn-0.2Sr-0.6Zr-xNd合金的腐蚀速率分别为0.49、0.39、1.12 mm/a。添加1%的Nd的合金耐蚀性能有所提升,而添加2%的Nd的合金耐蚀性能大幅下降。总体来看,Mg-2Zn-0.2Sr-0.6Zr-1Nd合金具有最佳的力学和耐蚀性能。

关键词： 镁合金   加热方式   渐进成形   橘皮纹   表面质量  

摘要： 针对零件表面出现的橘皮纹现象,在温渐进成形工艺中分别采用新开发的热空气加热和碳纤维电热管加热系统,以八棱锥形作为成形目标,进行不同成形温度下的镁合金温渐进成形实验。观察镁合金成形零件的微观金相,讨论成形温度及加热方式对镁合金零件微观组织的影响,分析橘皮纹产生的原因。研究结果表明:成形温度和加热方式与橘皮纹的形态有较大关联,使用热空气加热成形的零件表面质量普遍好于碳纤维电热管加热零件的表面质量。

关键词： AZ31镁合金   高速冲击   力学行为   本构建模  

摘要： 为构建挤压AZ31镁合金的动态力学本构模型,采用INSTRON液压伺服实验机和分离式霍普金森压杆对AZ31镁合金进行准静态和高速冲击压缩,加载应变速率分别为0.0015 s^(-1),880 s^(-1),1410 s^(-1),3430 s^(-1)和4820 s^(-1).结果表明:挤压AZ31镁合金在高速冲击载荷下具有明显的正应变速率敏感性,其流变应力明显比准静态载荷下的要高,屈服强度和极限强度均随应变速率的增加而增加。基于原始J-C方程,通过将应变速率硬化系数C修正为应变速率的线性函数,构建了挤压AZ31镁合金的修正J-C本构模型,本构拟合结果与实验结果基本吻合,能够较好地表征挤压AZ31镁合金的动态力学响应行为。

关键词： 镁合金   微弧氧化   添加剂   耐蚀性   耐磨性  

摘要： 镁合金由于其密度低等优势受到研究者的广泛关注。然而,镁自身化学性质活泼且其表面自然生成的氧化膜疏松多孔,无法有效保护镁基体,严重的腐蚀、磨损等问题限制了镁合金在工业中的应用,而对镁合金进行表面改性可进一步拓宽镁合金的使用范围。微弧氧化(MAO)技术作为一种有效的表面改性技术,可在镁合金表面制备耐磨、耐蚀等特性的陶瓷涂层。电解液的化学成分被认为是影响镁合金陶瓷涂层性能的重要因素之一,通过加入微纳米颗粒添加剂调整电解液的化学成分可获得性能更加优异的陶瓷涂层。综述了近年来微纳米颗粒添加剂对镁合金微弧氧化陶瓷涂层的微观结构、涂层厚度、相组成的影响,以及含有微纳米颗粒添加剂涂层腐蚀行为和磨损行为的变化,简要介绍了微纳米颗粒添加剂嵌入微弧氧化涂层的机制,并展望了该领域未来的发展方向。