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镁二次电池负极材料的研究综述

稀有金属 2024年第1期48卷 79-89页

作者：王中霆邓容锐李荣黄光胜王敬丰潘复生重庆大学材料科学与工程学院国家镁合金材料工程技术研究中心重庆400044

随着经济社会的快速发展和工业化进程的快速推进,能源及储能设备的需求日趋增长。传统的锂离子电池虽然在一定范围内得到了应用,但是其资源匮乏、成本高和安全性差的问题制约了锂离子电池在大规模储能领域的进一步发展。在后锂离子电池... 详细信息

随着经济社会的快速发展和工业化进程的快速推进,能源及储能设备的需求日趋增长。传统的锂离子电池虽然在一定范围内得到了应用,但是其资源匮乏、成本高和安全性差的问题制约了锂离子电池在大规模储能领域的进一步发展。在后锂离子电池时代,镁二次电池因其资源丰富、低成本、轻量化、高安全性、高能量密度等优势,有望应用于大规模储能领域。负极是镁二次电池发展和应用的关键因素,而今,镁二次电池仍处于研究初步阶段,其中负极材料的选择、优化及性能提升策略尤为重要。综述了现阶段常见的镁二次电池负极材料,包括纯镁负极材料、合金负极材料、嵌入型负极材料、界面膜改性负极材料等,分析了不同类型负极材料的优点、应用现状、匹配性问题、最新研究进展、潜在发展趋势等。最后,结合已有的研究成果,展望了镁二次电池负极材料未来的研究重点和策略。

关键词：镁二次电池负极材料提升策略综述

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镁化焙烧钒渣中钒的酸浸动力学研究

Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第2期34卷 669-680页

作者：成洁李鸿乂海栋陈新勉刁江谢兵重庆大学材料科学与工程学院重庆400044 重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心重庆400044

为了促进钒渣镁化焙烧−酸浸提钒法的工业应用,研究钒渣镁化焙烧熟料中钒的酸浸出动力学。结合XRD、XPS和SEM,揭示在浸出初期的10 min内,MgSiO_(3)和大部分钒酸盐急剧地消耗酸,形成SiO2和V(V)的氧钒根离子。通过研究钒浸出效率随浸出时... 详细信息

为了促进钒渣镁化焙烧−酸浸提钒法的工业应用,研究钒渣镁化焙烧熟料中钒的酸浸出动力学。结合XRD、XPS和SEM,揭示在浸出初期的10 min内,MgSiO_(3)和大部分钒酸盐急剧地消耗酸,形成SiO2和V(V)的氧钒根离子。通过研究钒浸出效率随浸出时间的变化,建立钒浸出的动力学模型。结果表明,浸出过程分为两个不同的阶段,且两个阶段的动力学均遵循收缩核模型。0~10 min的浸出速率由固体产物层扩散和化学反应共同控制,而10~30 min的浸出速率仅由化学反应控制。因此,浸出初始10 min内加速传质很关键,而后续20 min内精确控温至关重要。

关键词：浸出动力学镁化焙烧酸浸钒提取钒渣

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高成形镁合金板材最新研究进展

稀有金属 2024年第3期48卷 398-410页

作者：杨青山颜宏伟彭鹏蒋斌潘复生重庆科技大学冶金与材料工程学院重庆401331 重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心重庆400044

镁合金作为当前应用广泛的轻量化金属结构材料,具有高比强度和比刚度、优良的阻尼性能以及可回收等优点。同时,中国拥有丰富的镁资源,其应用与推广可起到缓解中国铁、铝矿等传统金属材料的短缺问题和降低污染的作用。变形镁合金在航空... 详细信息

镁合金作为当前应用广泛的轻量化金属结构材料,具有高比强度和比刚度、优良的阻尼性能以及可回收等优点。同时,中国拥有丰富的镁资源,其应用与推广可起到缓解中国铁、铝矿等传统金属材料的短缺问题和降低污染的作用。变形镁合金在航空航天、交通运输和生物医用支架等领域受到广泛青睐。但是,大部分变形镁合金具有密排六方(hcp)晶体结构,室温下能够开动的独立滑移系较少,因而在塑性变形时易形成强基面织构导致其室温塑性成形能力差。如何提高镁合金板材的室温成形性能是扩大镁合金应用当前亟待解决的主要问题之一。综述了近年来国内外研究学者在改善镁合金板材室温成形性的工作及研究进展,主要集中在添加合金元素和塑性预变形调控来消融强织构与低成形壁垒,阐述了添加稀土元素、微合金化、新型轧制及挤压加工、预变形塑性加工等手段对镁合金板材微观组织结构、晶体取向及成形性能的调控规律,为制备高成形性镁合金板材制备提供参考。

关键词：镁合金成形织构合金化塑性变形

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镁合金表面化学转化涂层研究进展

材料导报 2024年第12期38卷 188-199页

作者：肖雯心王叶马凯代朝能裴三略王丹芊王敬丰重庆大学材料科学与工程学院重庆400045 重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心重庆400044

作为最具潜力的轻量化材料,镁及镁合金具有密度低、比强度高、生物相容性好、电磁屏蔽强等优点,在生物医学、电子器件乃至建筑工程领域都受到了广泛关注。然而,镁在某些使用场景中容易发生腐蚀,因此找到最合适的使用场景以及在使用场景... 详细信息

作为最具潜力的轻量化材料,镁及镁合金具有密度低、比强度高、生物相容性好、电磁屏蔽强等优点,在生物医学、电子器件乃至建筑工程领域都受到了广泛关注。然而,镁在某些使用场景中容易发生腐蚀,因此找到最合适的使用场景以及在使用场景下提供足够的保护是镁及镁合金的重要研究课题。通过表面处理技术在基体上制备保护涂层是提高镁及镁合金耐蚀性的有效方法。现有的表面处理技术有很多种,如气相沉积技术、阳极氧化、电镀和化学镀、激光束改性技术、离子注入、化学转化技术等。其中化学转化技术具有成本低、制备简单、处理效率高等优点且不需要复杂昂贵的设备,对样品几何形状也没有限制。本文基于近年来国内外化学转化涂层的发展,综述了镁合金在生物医用、电子器件以及建筑工程领域化学转化涂层的研究现状,并对不同领域化学转化涂层的发展进行了展望。

关键词：镁合金耐蚀性表面处理化学转化涂层

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机器学习驱动难熔高熵合金设计的现状与展望

材料工程 2024年第1期52卷 27-44页

作者：高田创高建宝李谦张利军中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心重庆400044

难熔高熵合金兼具高强度、高硬度、抗高温氧化等优异综合性能,在航空、航天、核能等领域具有广阔的应用前景和研究价值。但难熔高熵合金成分复杂、设计难度高,严重制约了高性能难熔高熵合金的进一步发展。近年来,机器学习凭借着高效准... 详细信息

难熔高熵合金兼具高强度、高硬度、抗高温氧化等优异综合性能,在航空、航天、核能等领域具有广阔的应用前景和研究价值。但难熔高熵合金成分复杂、设计难度高,严重制约了高性能难熔高熵合金的进一步发展。近年来,机器学习凭借着高效准确的建模预测能力,逐步应用于高性能合金的设计和开发。本文在广泛收集机器学习驱动难熔高熵合金设计研究成果的基础上,详细综述了机器学习在辅助合金相结构设计、力学性能预测、强化机理分析和加速原子模拟等方面的应用与进展。最后,总结了该领域当前存在的不足,并针对如何推进高性能难熔高熵合金的设计进行了展望,包括构建难熔高熵合金高质量数据集、建立难熔高熵合金“成分-工艺-组织-性能”定量关系、实现高性能难熔高熵合金的多目标优化等。

关键词：难熔高熵合金机器学习相结构力学性能强化机理原子模拟

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Mg-TM-RE系镁合金中LPSO相的研究进展

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中国有色金属学报 2024年第5期34卷 1429-1452页

作者：罗宇伦杨鸿董志华蒋斌张双艳张丁非潘复生重庆大学材料科学与工程学院国家镁合金材料工程技术研究中心重庆400044 重庆大学材料科学与工程学院高端装备铸造技术全国重点实验室重庆400044

镁合金是最具发展潜力的轻量化材料之一,但相对较低的强度和塑性限制了其工程应用。具有堆垛有序和化学有序特征的长周期堆垛有序(LPSO)相是有望实现镁合金强韧化的新型析出相,受到了越来越广泛的关注。本文总结分析了LPSO相的原子结构... 详细信息

镁合金是最具发展潜力的轻量化材料之一,但相对较低的强度和塑性限制了其工程应用。具有堆垛有序和化学有序特征的长周期堆垛有序(LPSO)相是有望实现镁合金强韧化的新型析出相,受到了越来越广泛的关注。本文总结分析了LPSO相的原子结构特征、形成和转变机制,讨论了不同合金元素对LPSO相稳定性、本征结构物性参数的影响规律,分析了LPSO相对镁合金动态再结晶行为和力学性能的影响机理,并总结了基于LPSO相发展高性能镁合金需解决的关键问题,以期为新型高强韧镁合金的发展提供参考。

关键词：镁合金 LPSO相结构物性动态再结晶强韧化机制

Mg-3Sm-0.5Zn-0.4Zr合金的高温蠕变机制和组织演变

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中国科学：技术科学 2024年第6期54卷 1079-1090页

作者：夏利红郑江王渠东重庆工商大学智能装备绿色设计与制造重庆市重点实验室重庆400067 重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心重庆400044 上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心上海200240

提升镁合金的高温抗蠕变性能是其能够在汽车动力系统得到广泛应用的关键.对耐热镁合金蠕变变形机制和组织演变缺乏系统研究,是限制其发展的重要因素.本文以低稀土镁合金(Mg-3Sm-0.5Zn-0.4Zr合金)为研究对象,将蠕变应力指数计算、滑移迹... 详细信息

提升镁合金的高温抗蠕变性能是其能够在汽车动力系统得到广泛应用的关键.对耐热镁合金蠕变变形机制和组织演变缺乏系统研究,是限制其发展的重要因素.本文以低稀土镁合金(Mg-3Sm-0.5Zn-0.4Zr合金)为研究对象,将蠕变应力指数计算、滑移迹线和析出相观察相结合,系统分析了重力铸造和高压铸造Mg-3Sm-0.5Zn-0.4Zr合金在200℃~250℃/60~100 MPa条件下的变形模式和组织演变.主要结果为:重力铸造和高压铸造Mg-3Sm-0.5Zn-0.4Zr合金在200℃/60 MPa条件下稳态蠕变速率分别为1.4×10^(-9)s^(-1)和1.1×10^(-9)s^(-1),表明其具有优异的抗蠕变性能.200°C~250℃/60 MPa条件下,高压铸造合金具有比重力铸造合金更低的稳态蠕变速率.在200℃60~100 MPa条件下,两种合金的主要变形机制均为基面滑移.在225℃条件下,当σ≤80 MPa,基面滑移仍然是两种合金的主要变形模式;当σ>80 MPa,两种合金的变形模式为基面滑移、非基面滑移和孪生.在250℃/60~70 MPa条件下,基面滑移和非基面滑移是两种合金的主要变形模式.此外,重力铸造和高压铸造合金在蠕变过程中均会发生动态析出,形成大量与基面垂直的析出相.与重力铸造合金相比,高压铸造合金具有更多细小的析出相,可有效阻碍位错滑移,这是其具有优异抗蠕变性能的重要因素.

关键词：镁合金高压铸造蠕变模式组织演变动态析出

增材制造钛基金字塔点阵结构对镁/钛双金属复合材料界面强化的优化

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第3期34卷 846-860页

作者：吴远兵赵建华彭韦力辜诚程进王亚军重庆大学材料科学与工程学院重庆400045 重庆大学国家镁合金工程研究中心重庆400044

采用超声辅助固-液复合铸造的方法,通过在界面处采用增材制造的钛基金字塔型点阵材料制备镁/钛异种双金属复合材料。采用正交法对点阵结构参数进行优化。结果表明,优化后的点阵结构参数为:杆直径(d)1 mm,杆长与杆直径比(l/d)3,上节点和... 详细信息

采用超声辅助固-液复合铸造的方法,通过在界面处采用增材制造的钛基金字塔型点阵材料制备镁/钛异种双金属复合材料。采用正交法对点阵结构参数进行优化。结果表明,优化后的点阵结构参数为:杆直径(d)1 mm,杆长与杆直径比(l/d)3,上节点和下节点直径与杆直径比(d_(1)/d,d_(2)/d)均为2.5,其中l/dd是影响接头失效强度的最显著因素,最优点阵结构参数下镁/钛双金属接头的失效强度为77.3 MPa。实验结果和有限元分析表明:随着点阵结构长径比的增加,镁/钛双金属接头的失效强度先增加后减小,当长径比为3时,失效强度达到最大。

关键词：镁/钛双金属复合材料金字塔点阵结构优化增材制造失效强度有限元分析

高性能镁合金电弧增材制造技术研究现状与展望

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机械工程学报 2024年第7期60卷 289-311页

作者：李坤吉辰白生文蒋斌潘复生重庆大学高端装备机械传动全国重点实验室重庆400044 重庆大学金属增材制造(3D打印)重庆市重点实验室重庆400044 重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心重庆400044

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... 详细信息

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：镁合金电弧增材制造轻量化微观组织性能