关键词： 镁合金   电弧增材制造   轻量化   微观组织   性能  

摘要： 高性能镁合金已成为运载装备轻量化的重要发展方向之一,而镁合金因其自身活泼的性质和较差的室温加工性,在传统制造技术中受到了很大限制。最近电弧增材制造技术因其沉积速率高、制造空间大、成形稳定、过程安全等特点成为高性能镁合金先进制备的重要手段之一。因此,系统综述了目前电弧增材制造镁合金的研究现状,重点综述了目前电弧增材制造技术以及其沉积态镁合金在成形、组织与性能上的特点。同时针对镁合金在制备过程中的热循环、热累积、性能薄弱等问题,总结了制备过程中的原位加工、镁合金焊丝设计、电弧成形精度控制与热处理优化等研究与现状。并根据已有研究指出了电弧增材制造镁合金存在的瓶颈问题并提出该领域需要发展与改进的方向。

关键词： Mg-Y-Sm-Zn-Zr镁合金   析出相   微观组织   腐蚀行为   腐蚀膜层  

摘要： 镁合金由于密度低、比强度高、电磁屏蔽性能良好而广泛应用在航空航天、汽车、数码等重要领域,但其较差的腐蚀性能使进一步应用受到限制。稀土元素原子的晶体结构与Mg原子相同,在α-Mg中具有较大的固溶度,形成的金属间化合物第二相可细化合金晶粒,同时加入稀土元素可改变腐蚀层结构,进而可以有效地改善镁合金的耐腐蚀性能。通过X射线荧光光谱仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、电化学站测试、原子力显微镜等测试设备,表征了Mg-3.4Y-3.6Sm-2.6Zn-0.8Zr合金在3.5%NaCl溶液(质量分数)中的腐蚀速率和腐蚀形貌,研究了析出相对稀土镁合金腐蚀行为的影响。结果表明,稀土元素Y和Sm在镁合金中形成了(Mg,Zn)_(3)(Y,Sm)和Mg_(12)(Y,Sm)Zn 2种析出相,在合金腐蚀过程中(Mg,Zn)_(3)(Y,Sm)相最先被腐蚀,随后是α-Mg基体和Mg_(12)(Y,Sm)Zn相。析出相在合金腐蚀过程中形成了均匀的腐蚀产物膜层,增大了合金的电化学阻抗值,腐蚀产物膜层对合金起到了保护作用,有效地降低了合金的腐蚀速率。

关键词： 氧化石墨烯   羟基磷灰石   电化学沉积   骨髓间充质干细胞   生物相容性  

摘要： 背景:医用钛及钛合金种植体在临床应用中已经取得较好的治疗效果,但是仍存在种植体周围炎、松动、脱落等现象。目的:探究氧化石墨烯涂层材料的理化性能及其对骨髓间充质干细胞的影响。方法:①采用电化学沉积方法在钛片表面分别制备羟基磷灰石涂层和氧化石墨烯-羟基磷灰石复合涂层,通过扫描电镜、X射线能量色散谱、X射线光电子能谱、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、接触角测量仪分析涂层的表面形貌、物相结构、官能团、元素成分及表面亲水性能;②分离培养小鼠骨髓间充质干细胞,分别接种于纯钛、羟基磷灰石涂层和氧化石墨烯-羟基磷灰石复合涂层表面,利用CCK-8法和扫描电镜对材料表面细胞的增殖、形态和生长状态进行评价。结果与结论:①扫描电镜、X射线能量色散谱显示,氧化石墨烯-羟基磷灰石复合涂层表面较羟基磷灰石涂层、纯钛更平展、致密及均匀;X射线光电子能谱、X射线衍射、拉曼光谱显示,在钛片表面成功制备了羟基磷灰石涂层、氧化石墨烯-羟基磷灰石复合涂层;氧化石墨烯-羟基磷灰石复合涂层的亲水性能较羟基磷灰石涂层、纯钛更优;②CCK-8检测显示,随着共培养时间的延长,3组材料表面的骨髓间充质干细胞数量增加,共培养1,4,7 d,氧化石墨烯-羟基磷灰石复合涂层表面的细胞增殖吸光度值均高于羟基磷灰石涂层、纯钛(P<0.0001);共培养4 d后的扫描电镜显示,3组材料表面的骨髓间充质干细胞均呈纺锤形,其中氧化石墨烯-羟基磷灰石复合涂层表面的细胞具有较好的拉伸性能,呈多边形,细胞边缘可见多个触角黏附于涂层表面,且表面的丝状足伸长量较纯钛和羟基磷灰石涂层多;③结果显示,氧化石墨烯-羟基磷灰石复合涂层材料是一种理化性能及生物学性能良好的涂层材料。

关键词： 镁合金   轧制   活性炭粉  

摘要： 采用金相显微镜研究了活性炭粉对AZ31镁合金晶粒尺寸的影响,并对比研究了晶粒细化对AZ31镁合金轧制变形能力的影响。结果表明:铸造态AZ31镁合金平均晶粒尺寸为325μm,添加1wt%的活性炭粉后晶粒尺寸减少到183μm。AZ31镁合金在400℃轧制,第2道次出现明显的边裂,随着轧制道次增加边裂现象严重。AZ31-1wt%C镁合金在400℃轧制,第3道次开始出现边裂,AZ31-1wt%C镁合金的轧制变形能力好于AZ31镁合金的。

关键词： 快速凝固   AZ31镁合金   热挤压   力学性能  

摘要： 基于单辊快速凝固工艺,分析了不同辊速条件下AZ31镁合金的带材组织及其250℃热挤压棒材的力学性能。结果表明,带材截面微观组织存在的急冷定向凝固区和缓冷等轴晶区,是受温度梯度影响产生的微观组织分区现象;熔体冷却时裹气产生隔热区,导致带材微观组织均一度降低;在17.58 m/s最优辊速条件下,AZ31镁合金的250℃热挤压棒材的屈服强度和伸长率分别达到360 MPa和14.47%。

关键词： 镁合金后掀背门   全生命周期   碳排放   碳足迹   绿色材料  

摘要： 通过采用全生命周期碳足迹定量核算分析方法,对同款车型镁合金与碳钢后掀背门的全生命周期碳足迹分别进行研究和对比分析。结果表明:在使用非绿色材料时,镁合金后掀背门全生命周期的碳足迹同传统碳钢的数量相当;当使用绿色材料时,镁合金后掀背门全生命周期的碳足迹仅占碳钢的70%。

关键词： 镁合金   Gd   晶粒细化   第二相   耐蚀性能  

摘要： 采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)、腐蚀测试等手段研究了稀土元素Gd对Mg-xGd-0.8Mn(x=0,2,4,6;%,质量分数)合金组织和耐蚀性能的影响。结果表明:Gd对挤压态合金有较强的晶粒细化效果,同时可以有效弱化合金的基面织构。随着Gd含量的增加,挤压态Mg-xGd-0.8Mn合金的第二相体积分数不断增加,而第二相平均尺寸则是先减小后增加并趋于恒定。挤压态Mg-xGd-0.8Mn合金的耐腐蚀性能主要取决于晶粒尺寸和第二相尺寸。Gd添加引起的组织细化,促使合金耐腐蚀性能显著增强。然而,当Gd含量为4%时,合金第二相粗大且分布不均匀,导致了剧烈的局部腐蚀,弱化了合金的耐腐蚀性能。当Gd含量为6%时,合金晶粒尺寸最细小,第二相体积分数明显增加,形成了相对均匀致密的腐蚀产物层而继续改善合金的耐腐蚀性能,其中合金腐蚀失重速率和腐蚀析氢速率分别为(1.79±0.26)mg·cm^(-2)·d^(-1)和(1.39±0.18)ml·cm^(-2)·d^(-1)。基于添加Gd的合金化成本及耐蚀性能提升效果考虑,Mg-2Gd-0.8Mn合金应用前景更好。

关键词： 镁合金   电弧增材制造   工艺因素   成型质量   微观组织   力学性能  

摘要： 轻量化结构件是航空航天和交通运输领域的永恒追求,结构件的轻量化主要通过结构设计和材料选择实现。因此,具有自由成型大型复杂形状构件特点的电弧增材技术受到持续关注。镁合金密度约为1.8g/cm^(3),是实际工程应用中最轻的金属结构材料之一。这两点使电弧增材镁合金大型复杂构件的生产研究受到重视。然而,电弧增材涉及电磁、传热、流体等复杂物理变化,同时镁合金又存在易氧化、易挥发等问题,这对电弧增材的工艺控制提出严峻考验。为此本文归纳总结了镁合金电弧增材技术基本工艺类别,分析了主要工艺参数对电弧增材制造镁合金成型质量、微观组织、力学性能的影响规律和深层机理,指出了镁合金电弧增材技术的现有问题,最后对镁合金电弧增材技术的未来研究方向提出了一些建议和展望。

关键词： 镁合金   微弧氧化   电解液   模拟体液浸泡  

摘要： 采用3种电解液体系对AZ91镁合金进行微弧氧化(MAO)处理。通过扫描电子显微镜和能量色散光谱观察涂层的表面形貌和元素组成,利用X射线衍射仪对涂层物相进行分析。同时,通过比较不同电解液体系微弧氧化涂层的粗糙度、润湿角和结合力来评估其特性,并利用极化曲线评价其耐蚀性能。此外,还使用模拟体液(SBF)浸泡实验来评估涂层的生物降解性能。结果显示:微弧氧化涂层具有良好的结合力;不同电解液体系处理得到的涂层在表面形貌和物相上存在差异,其中磷酸盐体系和硅酸盐体系具有较高粗糙度,而铝酸盐体系则具有较低粗糙度;此外,在各个系统中,磷酸盐体系呈现最小的润湿角值,而铝酸盐体系呈现最大值;这些差异导致了磷酸盐体系涂层耐蚀性最强,硅酸盐体系涂层次之,铝酸盐体系涂层耐蚀性最差;模拟体液浸泡21 d后的涂层表面产生了开裂,但耐蚀性得到了提高,这归因于浸泡过程中腐蚀产物和钙磷盐沉积物对于涂层的覆盖作用。

关键词： AZ91D Mg alloy   microarc oxidation   friction stir processing   ZrO_(2)   TiO_(2)   β-Mg_(17)Al_(12)  

摘要： This work proposed a strategy of indirectly inducing uniform microarc discharge by controlling the content and distribution ofβ-Mg_(17)Al_(12)phase in AZ91D Mg *** kinds of nano-particles(ZrO_(2)and TiO_(2))were designed to be added into the substrate of Mg alloy by friction stir processing(FSP).Then,Mg alloy sample designed with different precipitated morphology ofβ-Mg_(17)Al_(12)phase was treated by microarc oxidation(MAO)in Na_(3)PO_(4)/*** characteristics and performance of the MAO coating was analyzed using scanning electron microscopy(SEM),energy dispersive spectrometer(EDS),X-ray diffraction(XRD),X-ray photoelectron spectroscopy(XPS),contact angle meter,and potentiodynamic *** was found that the coarseα-Mg grains in extruded AZ91D Mg alloy were refined by FSP,and theβ-Mg_(17)Al_(12)phase with reticular structure was broken and *** nano-ZrO_(2)particles were pinned at the grain boundary by FSP,which refined theα-Mg grain and promoted the precipitation ofβ-Mg_(17)Al_(12)phase in *** effectively inhibited the“cascade”phenomenon of microarcs,which induced the uniform distribution of discharge *** MAO coating on Zr-FSP sample had good wettability and corrosion ***,TiO_(2)particles were hardly detected in the coating on TiFSP sample.