关键词： 镁   富铁杂质   铁配合剂   阴极型缓蚀剂   量子化学计算  

摘要： 研究阴极缓蚀剂(3-甲基水杨酸盐,3-MeSA)对含铁纯镁腐蚀性能的影响。高铁杂质颗粒成分、腐蚀表面形貌以及3-MeSA分子结构特征为揭示含铁镁合金的腐蚀行为及3-MeSA的阴极型阻蚀机理提供了实验与理论依据。研究结果表明:含铁杂质颗粒中含有固溶态硅,而Fe/Si比可能是导致不同局部腐蚀形态差异的主要原因。虽然3-MeSA能在镁基体上形成吸附层,但其阻蚀机制主要归因于其螯合从富铁颗粒中自腐蚀释放Fe^(2+)/Fe^(3+)的能力,阻止被还原的铁物质再次沉积至腐蚀金属表面。

关键词： AZ31B镁合金   温成形   翻孔   成形特点  

摘要： 以1.6 mm厚的AZ31B镁合金板料为研究对象,利用Deform-3D软件探究了温成形翻孔工艺的成形特点,分析了成形温度、冲压速度和压边间隙对制件成形过程中等效应力、成形载荷及厚度变化的影响规律和机理,在此分析结果基础上提出了翻孔优化工艺,并通过对比优化工艺下仿真试验和物理试验中制件的变形情况,验证了模拟仿真的正确性。结果表明,扩孔阶段制件凸缘区材料应力波动幅度最大,达到141.29 MPa,减薄和增厚最严重的区域分别是伸长区底部和凸缘区,分别达到20.00%和3.13%,温度与材料的等效应力峰值及应力分布不均匀性呈负相关,较低的冲压速度可以给材料变形提供充足的缓冲时间,有利于降低等效应力峰值和增厚率,压边间隙主要影响材料厚度变化情况而对材料主变形区等效应力的影响较小,仿真试验与物理试验制件的终态材料厚度分布趋势一致,凸模峰值载荷误差为0.94 kN,仿真试验结果与物理试验结果具有良好的一致性。

关键词： 镁合金   晶粒细化   MnCO_(3)  

摘要： 研究了MnCO_(3)对Mg-3wt%Al、Mg-9wt%Al镁合金晶粒的影响。采用金相显微镜对添加MnCO_(3)含铝铸造镁合金进行了显微组织分析。结果表明:铸造Mg-3wt%Al和Mg-9wt%Al的平均晶粒尺寸为365μm和340μm,Mg-3wt%Al和Mg-9wt%Al合金晶粒度随着MnCO_(3)添加量增加而减小,添加质量分数为1wt%的MnCO_(3)后晶粒尺寸分别减少到90μm和55μm。理论分析表明:合金熔体中形成MgO、Al_(4)C_(3)和Al_(8)Mn_(5)是理想的异质形核质点,由于形核质点的增加,晶粒尺寸明显减小。

关键词： 镁基复合材料   复合涂层   生物可降解   羟基磷灰石   聚己内酯纤维  

摘要： 采用搅拌铸造和挤压法制备Mg/HA复合材料,并在其表面采用静电纺丝法涂覆聚己内酯/羟基磷灰石(PCL/HA)纤维(2.5%和5%HA,质量分数),以提高其耐腐蚀性。力学性能测试结果表明,复合材料的压缩屈服强度从73MPa(纯镁)提高到151MPa,提高了107%。SEM、EDS和XRD分析表明,HA颗粒分布在多孔涂层中。极化曲线结果表明,涂层试样的耐腐蚀性能均优于未涂覆试样。PCL涂层使样品的腐蚀电流密度降低了两个数量级。通过极化和体外腐蚀试验证明了HA在涂层中的有效性。涂层和随后形成的Ca-P层阻碍了模拟体液与基体的接触和渗透,从而起到保护表面的作用。PCL/2.5%HA涂层样品的腐蚀速率最低,其平均值为0.98mm/a,与未涂层样品相比,在14天内减少了81%。根据3天MTT结果,使用PCL/2.5%HA涂层可使细胞活性从43%提高到121%。综上,涂覆PCL/2.5%HA纤维的Mg/HA复合材料在生物可吸收植入物方面具有广阔的应用前景。

关键词： AZ80   细晶   等径角挤压   全场晶体塑性模拟  

摘要： 对铸态AZ80镁合金进行405℃,24 h的固溶处理、等径角挤压(Equal channel angular pressing,ECAP)实验,并使用全场晶体塑性模拟(Full-field crystal plasticity simulation)探究试样在拉伸变形过程中的微观演化。晶体塑性模拟可以更加便捷地获得相对准确的微观变形机制、孪晶演变等更加全面的现场数据,以此总结出不同物理量的规律,这些优势在实验表征过程中是较难实现的,且在追踪试样变形过程中起到重要作用。研究发现,试样经ECAP之后会形成细晶均匀组织,屈服强度和抗拉强度分别达到215.1 MPa、381.5 MPa,延伸率为20.1%,显著高于铸态AZ80的性能(屈服强度为118.6 MPa,抗拉强度为162.68 MPa,延伸率为6.6%);同时通过模拟可以很好地预测不同应变量下镁合金微观组织和变形机制的演化规律,发现随着应变的增加,内部出现拉伸孪晶的晶粒中会发生Basinski效应,同时在硬取向区域形成剪切带;在变形过程中,基面滑移是主要变形机制,并在拉伸达到4%时其对变形的贡献有所下降,其下降部分主要由柱面滑移补偿。

关键词： AE44镁合金   高压压铸   三维重构   ESCs   断裂行为  

摘要： 为了解AE44镁合金高压压铸件的工艺-组织-力学性能之间的关系,对不同工艺参数下生产的高压压铸件进行了三维重构和二维表征。微观结构表征表明,收缩孔的形成与压室预结晶(ESCs)密切相关,主要受压室内低慢射速度和快慢射速度控制。铸造压力可以通过提高液态金属的供料能力,显著降低心部的孔隙率。充填过程模拟表明,棒状试样中心位置先充填,其后是近浇口位置,并伴有一次强烈的紊流。拉伸试验表明,撕裂脊主要由ESCs的滑移带演化而来。ESCs的数量和分布决定了铸件的断裂行为。

关键词： 搅拌摩擦加工   镁合金   耐蚀性   动态再结晶  

摘要： 作为一种储量足、比强度和比模量高的轻质结构材料和功能材料,镁的应用前景十分广阔,然而镁的耐蚀性不佳严重限制了其应用范围,较大尺寸的沉淀相导致的电偶腐蚀是镁合金耐蚀性不佳的重要原因。本工作选取铸态Mg-5Zn-0.6Zr合金作为研究对象,对该合金进行了搅拌摩擦加工处理,并对搅拌摩擦加工前后合金的组织结构和电化学性能进行了检测分析。结果表明,搅拌摩擦加工处理后的Mg-5Zn-0.6Zr合金形成了较强的(0001)基面织构,且大部分区域位错密度较低,晶粒尺寸从66.4μm细化到1.6μm,沉淀相发生了一定程度的破碎和弥散分布,在3.5%(下文如无特别说明,均指质量分数)NaCl水溶液中开路电位下的腐蚀电流密度由38.3μA/cm^(2)降至17.0μA/cm^(2),极化电阻由48.98Ω·cm^(2)提升至197.02Ω·cm^(2)。研究表明,搅拌摩擦加工可以有效提高镁合金的耐蚀性。

关键词： 镁合金   定量输送   水模拟试验   自动化  

摘要： 为实现镁液气压式定量输送,设计了水力学模拟试验装置,通过物理模拟试验研究了气体压力、加压时间对水输送量的影响,建立了定量输送的数学模型。根据相似性原理,设计开发了镁液定量输送装置,并确定在气压恒定前提下进行加压时间控制,以实现镁液定量输送。结果表明,基于定时定量法可实现定量输送,输送过程平稳无飞溅,修正后的定量输送预测模型的平均预测误差为1.5%,满足定量输送的要求。

关键词： 镁合金   第一性原理   电子性质   弹性常数  

摘要： 基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了Mg-Al-Ca-Si合金中主要强化相Al_(2)Ca、Mg_(2)Ca和Mg_(2)Si的晶体结构稳定性、电子性质、弹性常数及声子性质,计算所得的晶格常数、实验数据与文献值吻合。合金形成热和结合能计算结果表明:Al_(2)Ca具有最强的合金形成能力和稳定性。计算了Al_(2)Ca、Mg_(2)Ca和Mg_(2)Si的体模量、剪切模量、杨氏模量和泊松比。结果表明:3种二元相均为脆性相。通过电子态密度、Muliken电子占据数和金属性计算分析结构稳定性机制,表明共价键强弱顺序依次为Al_(2)Ca、Mg_(2)Si、Mg_(2)Ca;声子性质表明Al_(2)Ca、Mg_(2)Ca和Mg_(2)Si分别在5.65、5.93和6.53 THz附近的晶格振动较强。

关键词： 镁合金   化学镀   脉冲电镀   耐腐蚀性   疏水性  

摘要： 为了提高镁合金的耐腐蚀性,以AZ31B镁合金为基体,采用化学镀与脉冲电镀技术在其表面制备了Ni-P/Ni复合镀层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)分析了镀层表面的形貌和成分。通过电化学极化、阻抗测试和接触角研究了该复合镀层的耐腐蚀性和疏水性。结果表明:峰值电流密度为30 mA/cm^(2)时,镀层的晶粒最细致,接触角最高为117.3°,自腐蚀电位最高(-0.4510 V),腐蚀电流密度最低(1.94×10^(-7)A/cm^(2)),阻抗值最大,明显优于镁合金基体,这说明该复合镀层可提高镁合金疏水性和耐腐蚀性。