关键词： 耐热镁合金   稀土元素   高温强度   航空航天  

摘要： 镁合金应用于航空航天工业中能够有效减轻航空航天飞行器自身质量,大幅节省航空燃料的损耗,带来巨大经济效益。航空航天工业对镁合金的耐热性能提出了严苛要求,Mg-RE系耐热镁合金性能更优、应用更广,优化镁合金高温强度和抗蠕变性能对其未来的发展和应用十分关键。综述了Mg-RE系耐热镁合金的强化机制,介绍了不同稀土元素在镁合金中的作用以及耐热镁合金在航空航天工业的应用实例。

关键词： AZ31镁合金   超高周疲劳   各向异性   预扭转   断口分析  

摘要： 目的研究各向异性和预扭转处理对挤压AZ31镁合金组织演变和超高周疲劳性能的影响规律,探索不同角度预扭转处理下AZ31镁合金的超高周疲劳断裂机制。方法设计狗骨形和三喉部试件,沿挤压方向(ED)和径向方向(RD)对狗骨形试件进行超声疲劳实验,对两方向三喉部试样的主喉部进行预扭转,并对预扭转后的三喉部试件进行超声疲劳实验,采用金相显微镜和扫描电镜(SEM)对疲劳实验后的试件进行显微组织观察,通过分析不同状态下的疲劳断口形貌,探索合金的超高周疲劳机制。结果狗骨形试件沿ED和RD方向单轴超声疲劳的S-N曲线为连续下降的直线,两直线接近平行,其疲劳寿命减小的趋势一致。当试件加载相同应力幅值时,ED-AF试件疲劳寿命高于RD-AF试件。与初始样相比,预扭转后沿ED方向试样的疲劳寿命大于3.6256×10^(5)周次,疲劳寿命提高2倍以上;沿RD方向试样疲劳寿命大于5.1285×10^(5)周次,疲劳寿命提高10倍以上。结论ED-AF试件初始疲劳变形机制为位错滑移-孪生,随着循环周次累积后转为孪生-退孪生循环;RD-AF试件疲劳变形机制为孪生-退孪生循环。挤压形成的流线型微观结构降低了疲劳裂纹扩展的速率,增加了裂纹的阈值水平,造成两方向的S-N曲线不同。预扭转变形引入的{1012}拉伸孪晶改变了超高周疲劳加载过程中的疲劳机制,延长了退孪生过程,抑制了试样沿c轴方向拉伸时的位错滑移;使ED和RD方向上的疲劳性能均得到改善。

关键词： 镁合金   杂质含量   微观组织   力学性能   腐蚀  

摘要： 目的探讨Mn添加对高杂质含量镁制备镁合金Mg-Al-xMn性能的影响,并对比高杂质镁与工业纯镁制备的同成分Mg-6Al-1Mn合金的性能差异。方法通过熔炼和挤压方法制备4种不同成分的Mg-Al-xMn合金(AM合金),通过金相显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对合金的微观组织进行了表征。采用万能力学试验机测试了合金的力学性能,并通过析氢实验、浸泡失重实验和电化学实验等手段评估了合金的耐腐蚀性能,同时利用SEM表征了合金腐蚀后的形貌。结果在高杂质镁制备的镁合金中,AM61合金由于形成了弥散分布的Al_(8)Mn_(5)相,表现出最细小的微观组织和最佳的力学性能,此外,Mn吸收了Fe元素并形成了Al-Fe-Mn化合物,该合金的耐腐蚀性能也显著提升,在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡24 h后腐蚀速率为3.87 mm/a,较Mg-6Al合金的(129.74 mm/a)提高约33倍。最终,高杂质镁和工业纯镁制备的AM61合金微观结构和综合性能十分接近。结论Mn元素能够改善由高杂质含量纯镁所制备的Mg-Al合金的微观结构和力学性能,并显著提高其腐蚀性能至接近甚至达到工业纯镁制备合金的水平。这表明通过合理添加Mn,可以有效提升高杂质镁的工程应用潜力。

关键词： AZ31镁合金   {10-12}-{10-12}二次孪晶   裂纹萌生   疲劳   断裂  

摘要： 目的为了对镁合金裂纹萌生及材料的宏观失效进行更深入的分析,对二次孪晶诱发疲劳断裂的裂纹扩展机制进行研究。方法以AZ31镁合金为实验对象,采用室温条件下沿板材轴向方向(Normaldirection,ND),1%应变幅值的全反向拉-压循环加载,通过电子背散射衍射(ElectronBackscatterDiffraction,EBSD)和扫描电镜(ScanningElectronMicroscope,SEM)等技术手段,对疲劳断口显微组织及形貌特征进行分析。结果发现在沿ND方向1%循环加载条件下材料内部发生{10-12}-{10-12}二次孪晶,并且通过疲劳断口的金相显微图发现,裂纹附近存在大量孪晶片层,并且对这些孪晶片层通过扫描电镜放大研究,从观察的结果来看,断口裂纹处附近有微小裂纹产生,也就是{10-12}-{10-12}孪晶所形成的二次微裂纹,表现为在{10-12}一次孪晶界面内部的{10-12}-{10-12}二次孪晶界面所形成的台阶状裂纹。结论{10-12}-{10-12}二次孪晶在{10-12}一次孪晶交互处产生,微裂纹起始于{10-12}一次孪晶边界与{10-12}-{10-12}二次孪晶边界的交界处,分别沿一次{10-12}孪晶界和{10-12}-{10-12}二次孪晶界进行扩展,随着循环次数的增加,{10-12}-{10-12}二次孪晶界面的微裂纹会与一次孪晶界面的裂纹相互融合,并扩展到相邻晶粒内部,形成引发疲劳失效的长程裂纹,最终导致材料内部裂纹不断扩大,进而使材料发生断裂。

关键词： 镁合金   316不锈钢涂层   HVOF   残余应力   耐蚀性  

摘要： 利用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在镁合金表面沉积四种不同厚度的316不锈钢涂层(SSC2,SSC4,SSC7,SSC10),研究涂层的微观结构、沉积特性、残余应力和浸泡腐蚀特性。结果表明:因镁合金较低的熔点和硬度,喷涂颗粒易侵入基体并使其表面熔化,造成粒子的逃逸或飞溅,沉积效率较低;沉积较薄涂层(SSC2和SSC4)后,沉积颗粒逃逸或飞溅行为显著减少,沉积效率增加;沉积厚度增加至SSC7及以上时,沉积表面温度升高,粒子飞溅逐渐增多,涂层表面孔隙率和氧化物增加。随涂层厚度的增加,涂层残余压应力减小,应力分布均匀性提高,涂层中穿透性孔隙大幅降低并接近于零。SSC2和SSC4涂层内部存在穿透性孔隙,有效防护时间极短;厚涂层(SSC7级以上)在3.5%(质量分数)NaCl溶液中浸泡720 h后仍具防护作用。

关键词： AZ31镁合金   轧制工艺   机器学习   腐蚀电位   Pearson相关系数  

摘要： 目的为了实现对AZ31镁合金轧制板材耐腐蚀性能的调控。方法以AZ31镁合金轧制板材的下压量、轧制温度和应变速率3个轧制工艺参数作为输入变量,腐蚀电位作为输出变量,采用支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、K近邻(KNN)和反向传播神经网络(BP)4种机器学习模型对AZ31镁合金轧制板材的腐蚀性能进行预测。结果计算得出,支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、K近邻(KNN)和反向传播神经网络(BP)4种机器学习模型的平均绝对误差(MAE)分别为0.01365、0.01259、0.01072和0.01538;均方误差(MSE)分别为0.000247、0.000182、0.000169和0.000354;决定系数(R^(2))分别为0.61、0.71、0.74和0.44;下压量、轧制温度和应变速率与腐蚀电位的Pearson相关系数分别为0.755、0.262和0.015。结论对比上述4种机器学习模型,K近邻(KNN)模型对AZ31镁合金轧制板材腐蚀电位的预测效果更好;由Pearson相关系数热力图可知,下压量与腐蚀电位呈正相关,这是由于随下压量的增加,晶粒逐渐细化,镁合金的耐腐蚀性能随之增加;轧制温度与腐蚀电位呈正相关,归因于随轧制温度的增加,孪晶数量逐渐减少,孪晶与镁基体形成的微电偶效应减弱,提高了腐蚀性能。

关键词： 动物试验替代方法   医疗器械   生物相容性评价   单核细胞活化试验   毒理学关注阈值   器官芯片   重组人体表皮  

摘要： 随着医疗器械产业的迅速发展和不断创新,医疗器械临床使用的安全问题日益突出。良好的生物相容性是医疗器械临床安全有效应用的先决条件,而动物试验目前是评价医疗器械生物相容性的重要手段之一。但在替代、减少和优化动物使用的3R原则的推动下,开展体外替代试验研究是全球发展的趋势。然而与化学品和化妆品相比,医疗器械领域的生物相容性评价体外替代方法研究进展缓慢。本文从监管层面分析开展体外替代试验的重要性,介绍已用于和可用于医疗器械生物相容性评价的体外替代方法,为后续开展医疗器械体外替代试验提供参考。

关键词： Mg-Gd-Zn-Zr镁合金   摩擦因数   磨损率   磨损机制  

摘要： 利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机研究了不同Gd含量的固溶态Mg-xGd-1Zn-0.4Zr(x=3,6,9 wt%)合金和不同Zn含量的固溶态Mg-6Gd-yZn-0.4Zr(y=0.5,1,2 wt%)合金的显微组织、硬度、摩擦因数、磨损率和磨损形貌。结果表明,随着Gd或Zn含量的增加,固溶态合金的晶粒有所细化,合金的硬度上升,摩擦因数变化较小。随着Gd含量的增加,合金的磨损率稍有增加;而随着Zn含量的升高,合金的磨损率降低,当Zn含量为2%时,其磨损率比Zn含量为0.5%合金的磨损率降低了24%。5组合金主要发生了磨粒磨损、氧化磨损和塑性变形。当Gd含量为9%时,还观察到粘着磨损。Mg-Gd-Zn-Zr合金的耐磨性主要取决于磨损机制,与硬度无直接对应关系。

关键词： 镁合金   铣削速度   残余应力   铣削路径   有限元   铣削深度  

摘要： 铣削工艺参数是影响工件已加工表面残余应力的重要因素。通过建立镁合金AZ31B铣削有限元模型对铣削工艺参数进行研究,在采用正交试验法对镁合金AZ31B铣削仿真的重要工艺参数进行优化的基础上,用极差法分析各项铣削工艺参数对AZ31B工件已加工表面残余应力的影响规律。结果表明:对镁合金AZ31B铣削过程的铣削速度、铣削深度及铣削路径三种工艺参数中,铣削路径对AZ31B工件已加工表面残余应力的影响最大,铣削速度次之,铣削深度最小;铣削速度在(30~50)m/min范围内,镁合金已加工表面残余应力随着铣削速度而增大;在铣削深度为(1~3)mm范围内,铣削深度对已加工表面残余应力的影响不大。

关键词： 压铸镁合金   压铸成形   金属结构材料   薄壁压铸件   缺陷控制   电子通讯   薄壁构件   航空航天  

摘要： 镁合金是最轻的金属结构材料,在交通工具、航空航天、电子通讯等领域具有重要用途,在轻量化和节能降耗方面有广阔的应用前景.目前,大部分镁合金构件采用压铸成形,但压铸镁合金流动性不足导致复杂薄壁压铸件成形和缺陷控制困难,并且压铸镁合金的屈服强度较低,从而限制了压铸镁合金在复杂薄壁构件领域的应用.因此,研发高流动性高强度镁合金及其复杂薄壁压铸成形技术成为压铸镁合金进一步规模化应用的关键.