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镁合金电弧增材制造研究现状及展望

材料工程 2024年第2期52卷 16-30页

作者：刘宏杰刘文才孙家伟王茜瑶邝思羽吴国华上海交通大学材料科学与工程学院轻合金精密成型国家工程研究中心上海200240

电弧增材制造由于其高沉积速率、高材料利用率、低成本以及具有制造大尺寸构件的能力而得到研究人员的广泛关注,有望广泛应用于镁合金的快速成形。本文概述了电弧增材制造用镁合金丝材的种类及其对丝材的要求,总结了现今适合于镁合金电... 详细信息

电弧增材制造由于其高沉积速率、高材料利用率、低成本以及具有制造大尺寸构件的能力而得到研究人员的广泛关注,有望广泛应用于镁合金的快速成形。本文概述了电弧增材制造用镁合金丝材的种类及其对丝材的要求,总结了现今适合于镁合金电弧增材制造用丝材的制备方法,重点论述了镁合金电弧增材制造工艺的制备技术、基本原理、微观组织及力学性能,讨论了不同电弧增材制造工艺制备不同镁合金的影响因素,分析了镁合金电弧增材制造目前可用丝材种类少以及增材制造构件形性尚不可控等问题,并且在优化电弧增材制造镁合金构件性能和推进应用方面进行了展望。

关键词：镁合金丝材制备电弧增材制造力学性能

可降解多孔纯锌支架表面Mg-P生物活性涂层的制备与表征

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上海交通大学学报 2019年第5期53卷 521-528页

作者：侯懿贾高智黄华袁广银上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心

锌合金作为新型的可降解金属材料展现出很好的应用前景,而具备三维连通孔隙结构的多孔锌支架则很有希望应用于骨组织工程.为了提高多孔纯锌支架的细胞相容性,采用化学转化法在多孔纯锌表面成功制备了Mg-P生物活性涂层,表征了涂层的形貌... 详细信息

锌合金作为新型的可降解金属材料展现出很好的应用前景,而具备三维连通孔隙结构的多孔锌支架则很有希望应用于骨组织工程.为了提高多孔纯锌支架的细胞相容性,采用化学转化法在多孔纯锌表面成功制备了Mg-P生物活性涂层,表征了涂层的形貌、厚度、成分和结合力,并研究了涂层对多孔纯锌的降解行为和生物相容性的影响.结果表明,Mg-P涂层由细小的条束状晶粒以一定的取向相互堆叠而成,厚度约为10μm,且与纯锌基体之间结合力良好.经Mg-P涂层处理后多孔纯锌的Zn2+释放速率显著降低,细胞相容性得到了明显改善,具有良好的应用前景.

关键词：骨组织工程可降解多孔锌支架生物活性涂层

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镁合金抗高温氧化机理研究进展

金属学报 2023年第3期59卷 371-386页

作者：沈朝王志鹏胡波李德江曾小勤丁文江上海交通大学材料科学与工程学院轻合金精密成型国家工程研究中心上海200240

本文简要回顾了国内外镁合金抗高温氧化机理的研究进展,归纳总结了纯Mg的高温氧化机理和镁合金高温氧化热力学与动力学及抗氧化机理,并探讨了先进表征技术在镁合金高温氧化研究中的潜在应用前景,最后展望了耐高温氧化镁合金的发展方向... 详细信息

本文简要回顾了国内外镁合金抗高温氧化机理的研究进展,归纳总结了纯Mg的高温氧化机理和镁合金高温氧化热力学与动力学及抗氧化机理,并探讨了先进表征技术在镁合金高温氧化研究中的潜在应用前景,最后展望了耐高温氧化镁合金的发展方向。主要观点如下:镁合金主要是通过形成具有一定厚度、连续且致密的氧化膜来抑制Mg蒸气向外扩散和O的内渗透;镁合金的高温氧化通常与第二相的热稳定性有密切关系;当微量合金元素不足以在表面生成相应氧化物时,可通过形成置换固溶体和反应性元素效应来提高保护作用;具有表面活性的元素会在合金表面富集并减小氧化物尺寸,从而增强氧化层;合金元素的选择性氧化与协同作用对镁合金的抗氧化性能至关重要;在镁合金中加入纳米或微型颗粒可通过减少特定的氧化区域来提高镁合金的高温抗氧化性。未来关于耐高温氧化镁合金的研究可基于以下方面继续深入:应用先进表征技术精准揭示镁合金抗氧化的机理和本质;建立合金元素与氧化膜晶粒尺寸和力学性能的内在关联;设计合理的多合金元素成分体系。

关键词：镁合金高温氧化抗氧化机理氧化膜先进表征技术

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金属基仿生贝壳材料的制备方法

中南大学学报（自然科学版） 2020年第11期51卷 3199-3210页

作者：杨森靳丽董杰王锋华董帅上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心上海200240

介绍贝壳珍珠层的微观结构及其韧化机理,进而针对仿生贝壳构型的优化设计,综述金属基仿生贝壳材料的制备技术及方法,展望金属基仿生贝壳材料发展趋势,指出借鉴增材制造和仿生贝壳聚合物材料的制备工艺。研究结果表明:探索更加有效的金... 详细信息

介绍贝壳珍珠层的微观结构及其韧化机理,进而针对仿生贝壳构型的优化设计,综述金属基仿生贝壳材料的制备技术及方法,展望金属基仿生贝壳材料发展趋势,指出借鉴增材制造和仿生贝壳聚合物材料的制备工艺。研究结果表明:探索更加有效的金属基仿生贝壳材料的制备方法可以借鉴仿生贝壳聚合物材料的制备工艺,并结合增材制造技术和计算机技术,为满足金属基仿生贝壳材料构型精细化要求提供可行途径。

关键词：仿生贝壳材料金属基复合材料构型制备方法

室温变形过程中纯Zn的孪生行为对力学性能的影响

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中国有色金属学报 2018年第9期28卷 1808-1815页

作者：赵梦杰靳丽董杰王锋华董帅上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心上海200240

利用光学金相显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)技术,并结合室温力学行为测试,研究挤压、退火及室温拉伸过程中纯Zn的显微组织,讨论孪生行为对纯Zn室温拉伸性能的影响。结果表明:在纯Zn挤压及室温拉伸、压缩过程中,{1012}压缩孪生为主... 详细信息

利用光学金相显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)技术,并结合室温力学行为测试,研究挤压、退火及室温拉伸过程中纯Zn的显微组织,讨论孪生行为对纯Zn室温拉伸性能的影响。结果表明:在纯Zn挤压及室温拉伸、压缩过程中,{1012}压缩孪生为主要的孪生类型;在纯室温单向变形过程中,{1012}压缩孪生导致了纯Zn明显的拉压不对称性。另外,{1012}压缩孪生变形在晶间发生传递,利用m￠因子值可以评价孪生在晶间传递的可能性,取向接近、 m'值越大的晶粒间越容易发生孪生传递。

关键词： Zn 孪生拉压不对称变形协调因子

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镁合金点燃及燃烧行为的研究进展

中国有色金属学报 2022年第10期32卷 2857-2875页

作者：胡波李德江韩嘉璇曾小勤丁文江上海交通大学材料科学与工程学院轻合金精密成型国家工程研究中心上海200240

本文先从固体材料的点燃理论、燃烧扩展模型等方面详细阐述了镁合金点燃及燃烧机理,然后对镁合金点燃和燃烧特性的评估方法进行了总结,最后详细分析了环境气氛、测试方法、样品尺寸、材料热惯性、氧化膜以及合金元素等对镁合金点燃及燃... 详细信息

本文先从固体材料的点燃理论、燃烧扩展模型等方面详细阐述了镁合金点燃及燃烧机理,然后对镁合金点燃和燃烧特性的评估方法进行了总结,最后详细分析了环境气氛、测试方法、样品尺寸、材料热惯性、氧化膜以及合金元素等对镁合金点燃及燃烧特性的影响,旨在系统地理解镁合金的点燃及燃烧行为,为推动镁合金在航空航天领域的应用提供理论支撑。

关键词：镁合金点燃机理点燃特性燃烧机理氧化膜

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镁基储氢材料的研究进展

科学通报 2022年第19期67卷 2158-2171页

作者：张秋雨杜四川马哲文林羲邹建新朱文任莉李映辉上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心上海200240 上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 上海交通大学氢科学中心上海200240

镁基储氢材料具有储氢量高、镁资源丰富以及成本低廉等优点,被认为是极具应用前景的一类固态储氢材料.然而其吸放氢焓值高且氢在镁氢化物中扩散系数低,导致吸放氢温度过高、吸放氢速度缓慢,限制了其在氢能领域的应用.近年来,大量研究工... 详细信息

镁基储氢材料具有储氢量高、镁资源丰富以及成本低廉等优点,被认为是极具应用前景的一类固态储氢材料.然而其吸放氢焓值高且氢在镁氢化物中扩散系数低,导致吸放氢温度过高、吸放氢速度缓慢,限制了其在氢能领域的应用.近年来,大量研究工作聚焦于镁基储氢材料的热/动力学改性,目前已经取得了大量的成果.本文针对国内外镁基储氢材料的研究现状,归纳了镁基储氢材料的改性方法,重点阐述了合金化、催化剂添加、纳米化、氢化物复合对镁基储氢材料吸放氢热/动力学性能、微观结构、物相变化、吸放氢机理的影响.最后,对该领域的研究成果进行了总结,并展望了未来的发展方向.

关键词：储氢 MgH_(2) 镁基储氢材料储氢机理吸放氢性能

镁合金表面制备高红外发射率和高导电率热控膜层

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表面技术 2017年第3期46卷 47-52页

作者：郭嘉成徐文彬章志铖聂乐文弓磊超董杰郭兴伍丁文江上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心上海200240

目的通过电沉积方法在镁锂合金表面制备具有高红外发射率以及高导电率的镀层,满足其在太空中散热以及电磁屏蔽的需要。方法通过前处理工艺(碱洗→酸洗→预钝化→化学镀镍磷→电镀铜)提高镁锂合金基体的耐蚀性能以及与后续镀层的结合力,... 详细信息

目的通过电沉积方法在镁锂合金表面制备具有高红外发射率以及高导电率的镀层,满足其在太空中散热以及电磁屏蔽的需要。方法通过前处理工艺(碱洗→酸洗→预钝化→化学镀镍磷→电镀铜)提高镁锂合金基体的耐蚀性能以及与后续镀层的结合力,并在此镁锂合金前处理工艺的条件下,电沉积多孔Zn-Ni合金镀层。通过热循环测试和电化学方法评价各镀层的电化学腐蚀行为和各镀层之间的结合力。结果各镀层之间的结合力良好,化学镀Ni-P层、电镀Cu层和多孔Zn-Ni层的耐蚀性能均优于镁锂合金基体,该组合镀层的协同作用可以有效地保护镁锂合金基体,提高其耐蚀性。结论最外层多孔Zn-Ni合金镀层主要由Ni2Zn11、NiO、NiS组成,其红外发射率为0.90,电阻率小于0.01 m?/cm。这表明多孔结构可以有效提高金属合金镀层的红外发射率,并保持合金镀层的高导电性。

关键词：镁锂合金多孔Zn-Ni层耐蚀性红外发射率导电率

室温离子液体中电沉积高耐蚀性Ni-Mn薄膜

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表面技术 2017年第3期46卷 66-71页

作者：章志铖郭嘉成徐文彬聂乐文弓磊超郭兴伍丁文江上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心上海200240

目的提高AZ91D镁合金的耐腐蚀性能。方法通过电沉积方法在氯化胆碱-尿素离子液体中于镁合金表面电沉积Ni-Mn合金膜层。经过均一化前处理,在镁合金表面电沉积铜层,以提高后续Ni-Mn合金膜层与基体的结合力。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS... 详细信息

目的提高AZ91D镁合金的耐腐蚀性能。方法通过电沉积方法在氯化胆碱-尿素离子液体中于镁合金表面电沉积Ni-Mn合金膜层。经过均一化前处理,在镁合金表面电沉积铜层,以提高后续Ni-Mn合金膜层与基体的结合力。利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)研究了Mn元素对膜层微观形貌、成分和相结构的影响,并通过电化学方法评价了镀层的电化学腐蚀行为。结果引入Mn元素后,膜层表面微观形貌从锥状演变为肿瘤状,且Ni-Mn合金膜层的Mn含量取决于电流密度,其含量随着电流密度的增加而增加。与纯Ni膜相比,引入少量Mn元素可以提高其耐腐蚀性能,然而引入过多的Mn元素,膜层的耐腐蚀性能将弱于纯Ni膜。结论当电沉积Ni-Mn膜层含有3.078%(原子数分数)Mn时,具有最佳的耐腐蚀性能,其自腐蚀电流密度Jcorr=0.301μA/cm2,自腐蚀电位Ecorr=-0.157 V(vs.SCE)。

关键词：镁合金离子液体 Ni-Mn合金膜微观形貌腐蚀防护