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镁合金增材制造技术研究与展望

粉末冶金工业 2024年第4期 1-16页

作者：李坤黄焕杰朱亮吉辰廖若冰蒋斌潘复生高端装备机械传动全国重点实验室重庆大学机械与运载工程学院高性能结构增材制造重庆市重点实验室重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心

镁合金是最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度、比刚度高、阻尼减震性能好、生物降解性良好等优点。传统的镁合金制造方式（铸造、挤压等）难以一步制备复杂的几何形状，铸造镁合金因冷却速率较低常常导致晶粒粗大，力学性能较差，... 详细信息

镁合金是最轻的金属结构材料，具有密度低、比强度、比刚度高、阻尼减震性能好、生物降解性良好等优点。传统的镁合金制造方式（铸造、挤压等）难以一步制备复杂的几何形状，铸造镁合金因冷却速率较低常常导致晶粒粗大，力学性能较差，挤压镁合金在成形过程中极易产生氧化夹杂等缺陷。相比之下，增材制造技术拥有快速一体化成形的优点，已逐步应用于镁合金的生产制造。目前，镁合金的增材制造技术主要包括：激光粉末床熔融技术(LPBF)、电弧熔丝增材制造技术(WAAM)、搅拌摩擦沉积技术(AFSD)以及粉末床粘合剂喷射技术(BJ)。本文首先综述了镁合金增材制造现状，针对以上4种增材制造技术分析了其成形原理、特性及成形合金特点。讨论了4种增材制造镁合金的研究现状及现存问题，总结了镁合金增材制造技术的优缺点，希望可以推动镁合金增材制造技术的研究进展。

关键词：镁合金增材制造激光粉末床熔融电弧熔丝增材制造搅拌摩擦沉积技术粉末床粘合剂喷射

低价锆氧化物Zr_(3)O的结构、热力学和弹性性质第一性原理研究

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第3期34卷 952-965页

作者：周虹伶陈莉君杨晓玲刘许旸孙超栾佰峰重庆大学材料科学与工程学院轻合金材料国际合作联合实验室沈阳材料科学国家研究中心重庆400044 重庆大学航空航天学院重庆400044 中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

采用第一性原理系统地研究3种Zr_(3)O晶形(空间群分别为R3c(斜方六面体)、R32(斜方六面体)和P6322(六面体))的晶格动力学及其与温度相关的热力学和力学性质。计算得到的3种Zr_(3)O晶形的晶体结构参数与实验结果一致。此外,证明3种Zr_(3)... 详细信息

采用第一性原理系统地研究3种Zr_(3)O晶形(空间群分别为R3c(斜方六面体)、R32(斜方六面体)和P6322(六面体))的晶格动力学及其与温度相关的热力学和力学性质。计算得到的3种Zr_(3)O晶形的晶体结构参数与实验结果一致。此外,证明3种Zr_(3)O结构在动力学和热力学上均具有稳定性。获得了3种Zr_(3)O晶形在0~1500 K温度范围内的熵、焓、吉布斯自由能、比热容、热膨胀系数和弹性模量等性质。发现3种Zr_(3)O晶形在0K时的相对稳定性顺序为Zr_(3)O(R3c)>Zr_(3)O(R32)>Zr_(3)O(P6_(3)22);然而,在50 K时Zr_(3)O(R3c)转变成Zr_(3)O(R32),在540K时转变为Zr_(3)O(P6_(3)22)。相较于其他2种Zr_(3)O相,Zr_(3)O(R32)表现出更优越的力学性能。

关键词：第一性原理 Zr_(3)O 晶格动力学热力学性质弹性模量

基于文献计量学的镁及镁合金材料领域研究进展

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现代交通与冶金材料 2024年第3期4卷 2-18,43页

作者：熊晓明杨艳彭晓东潘复生重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心重庆400044 重庆大学高端装备先进铸造全国重点实验室重庆400044

镁合金作为最有潜力的轻量化节能材料和储能材料,其研究发展对中国双碳战略意义重大。本文基于文献计量学系统分析了2019~2023年发表的镁及镁合金相关论文(Web of Science核心合集数据库),分析探讨了镁及镁合金领域热点研究方向。分析表... 详细信息

镁合金作为最有潜力的轻量化节能材料和储能材料,其研究发展对中国双碳战略意义重大。本文基于文献计量学系统分析了2019~2023年发表的镁及镁合金相关论文(Web of Science核心合集数据库),分析探讨了镁及镁合金领域热点研究方向。分析表明,在结构镁合金方面,微观组织、力学性能和腐蚀与防护仍是主要研究热点。生物镁材料、镁离子电池和镁基储氢材料正在受到广泛关注。基于目前镁基节能材料和储能材料发展现状,对未来研究重点进行展望。

关键词：镁合金文献计量学镁基结构材料镁基功能材料

Gd对Mg-xGd-0.8Mn镁合金组织和耐蚀性能的影响

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稀有金属 2024年第4期48卷 457-466页

作者：聂中奎古东懂杨宗全高攀陶健全彭建重庆大学材料科学与工程学院机械传动国家重点实验室重庆400044 焦作市高招镁合金有限公司河南焦作454950 西南技术工程研究所重庆400039

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... 详细信息

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 Gd 晶粒细化第二相耐蚀性能

AZ91D熔体浸渗Ti-6Al-4V金字塔型点阵结构制备Ti/Mg双金属复合材料(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年

作者：吴远兵赵建华魏超辜诚王亚军重庆大学材料科学与工程学院重庆大学国家镁合金工程研究中心重庆大学高端装备铸造技术全国重点实验室

钛合金/镁合金双金属复合材料具有良好的轻量化应用前景。本研究通过AZ91D熔体浸渗Ti-6Al-4V点阵材料制备了Ti/Mg双金属复合材料。对比分析了双金属复合材料、Ti-6Al-4V点阵材料和AZ91D基体的拉伸和压缩性能。复合材料的抗拉强度（95.9 ... 详细信息

钛合金/镁合金双金属复合材料具有良好的轻量化应用前景。本研究通过AZ91D熔体浸渗Ti-6Al-4V点阵材料制备了Ti/Mg双金属复合材料。对比分析了双金属复合材料、Ti-6Al-4V点阵材料和AZ91D基体的拉伸和压缩性能。复合材料的抗拉强度（95.9 MPa）与Ti-6Al-4V点阵材料（94.4 MPa）相当，但低于AZ91D的抗拉强度（120.8 MPa），归因于双金属界面上的间隙在拉伸过程中阻碍了载荷的传递。复合材料的延伸率为1.7%，大于AZ91D基体的延伸率（1.4%），但低于Ti-6Al-4V点阵材料的延伸率（2.6%）。复合材料的压缩性能优于Ti-6Al-4V点阵材料，表明AZ91D在压缩变形过程中起到了重要作用。断口分析表明，点阵结构节点处的应力集中导致杆断裂是复合材料和点阵材料的主要失效原因。

关键词： Ti-6Al-4V点阵材料 Ti-6Al-4V/AZ91d双金属复合材料熔体浸渗力学性能断口形貌

双碳经济背景下重庆市氢燃料电池关键材料在新能源汽车产业中的发展现状及建议

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材料导报 2024年

作者：张娜韩洋祺李爱菊詹俊陈亚娟蒋斌何伟东哈尔滨工业大学重庆研究院重庆建筑科技职业学院重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心

氢能作为一种可再生的二次能源，来源丰富，质量能量密度高，使用过程环境友好，无碳排放，称为21世纪“最具发展潜力”的能源之一，已经被多国提升到战略的高度。我国也将其作为战略新兴产业重点发展的方向，成为我国能源体系的重要组... 详细信息

氢能作为一种可再生的二次能源，来源丰富，质量能量密度高，使用过程环境友好，无碳排放，称为21世纪“最具发展潜力”的能源之一，已经被多国提升到战略的高度。我国也将其作为战略新兴产业重点发展的方向，成为我国能源体系的重要组成部分，并且获得众多研究学者以及新能源产业领域方面专家的高度关注。重庆有着丰富的天然气、页岩气资源，为氢能源产业提供了资源基础，加之其汽车产业优势，重庆市也在积极打造具有全国影响力的氢燃料电池汽车产业基地。本文围绕氢燃料电池关键材料及核心组件体系，较为全面地分析质子交换膜、催化剂、气体扩散层、双极板等国内外企业情况，梳理重庆市氢燃料电池关键材料、核心组件以及检测机构企业的发展现状，分析重庆市氢燃料电池在新能源汽车产业中发展基础以及存在的问题，最后提出了重庆市氢燃料电池关键材料及核心组件在新能源汽车产业中的发展建议。

关键词：氢燃料电池氢能质子交换膜双极板新能源汽车双碳经济

含柱面或基面MgSn的Mg-Sn合金的压缩孪生行为的定量研究(英文)

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年

作者：付瑞豪万杨杰熊训飞尹冬弟刘满平蒋斌周梓荣高瑜阳曾迎江苏大学材料科学与工程学院东莞理工学院科技创新研究所西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室重庆大学国家镁合金材料工程技术研究中心

采用仅含有板条状的基面或柱面析出相的镁锡合金来定量揭示析出的取向对孪晶行为的影响。对含有基面或柱面Mg2Sn的Mg-5wt.%Sn合金进行压缩，以深入研究孪生行为。然后，构建了一个Orowan强化模型，以定量研究柱面析出相在孪生时的临界... 详细信息

采用仅含有板条状的基面或柱面析出相的镁锡合金来定量揭示析出的取向对孪晶行为的影响。对含有基面或柱面Mg2Sn的Mg-5wt.%Sn合金进行压缩，以深入研究孪生行为。然后，构建了一个Orowan强化模型，以定量研究柱面析出相在孪生时的临界分切应力(CRSS)的增量。结果表明，在镁锡合金中，柱面析出相比基面析出相更能有效地阻碍拉伸孪晶的转移和生长。与镁锡合金中的基面析出相相比，拉伸孪晶的临界分切应力增量更大，这可能导致了含柱面析出相的拉伸孪晶比例下降。同时含有柱面析出相的孪晶转移比率明显降低，可能是由于该合金中拉伸孪晶的几何必需位错(GND)较高且临界分切应力增强所致。分析得出，柱面析出相在压缩过程中对拉伸孪晶具有更好的阻碍作用。

关键词：取向调控孪生行为 Mg Sn柱面相 Orowan强化模型镁锡合金

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铸造镁合金凝固过程数值模拟研究进展

铸造 2024年第8期73卷 1043-1058页

作者：蒋斌张昂杨艳宋江凤黎田游国强潘复生国家镁合金材料工程技术研究中心高端装备铸造技术全国重点实验室重庆大学材料科学与工程学院重庆400044

镁合金以其轻量化、高比强度和良好的阻尼性能在汽车、航空航天等领域应用广泛。数值模拟通过再现铸造成形过程中的各类宏观和微观物理过程,可以调控组织、减少缺陷、提高力学性能和优化铸造工艺参数。本文综述了铸造镁合金在枝晶和共... 详细信息

镁合金以其轻量化、高比强度和良好的阻尼性能在汽车、航空航天等领域应用广泛。数值模拟通过再现铸造成形过程中的各类宏观和微观物理过程,可以调控组织、减少缺陷、提高力学性能和优化铸造工艺参数。本文综述了铸造镁合金在枝晶和共晶凝固组织模拟,偏析、气孔和热裂等缺陷模拟,以及力学性能预测等方面的研究现状,简要介绍了近两年在铸造镁合金成形工艺模拟方面的研究进展。最后,指出了当前铸造镁合金数值模拟研究存在的问题及发展方向。

关键词：铸造镁合金数值模拟凝固组织铸件缺陷力学性能成形工艺

固溶与双级时效对含Cu镍基合金组织和硬度的影响

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材料热处理学报 2024年第1期45卷 113-122页

作者：曾金栗克建吕俊杰赵杰刘奇何曲波重庆科技学院冶金与材料工程学院重庆411331 重庆材料研究院有限公司重庆400707 国家仪表功能材料工程技术研究中心重庆400707 耐腐蚀合金重庆市重点实验室重庆400707

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)和显微硬度仪等研究了含2.7%Cu和0.01%Cu的两组镍基合金试样经固溶与固溶+双级时效后的显微组织和硬度。结果表明:Cu元素对镍基合金显微组织与维氏硬度有重要影... 详细信息

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、电子背散射衍射(EBSD)和显微硬度仪等研究了含2.7%Cu和0.01%Cu的两组镍基合金试样经固溶与固溶+双级时效后的显微组织和硬度。结果表明:Cu元素对镍基合金显微组织与维氏硬度有重要影响。经1153℃保温2 h后,含2.7%与0.01%Cu试样的平均晶粒尺寸分别增加到121和178μm,激活能分别为3824.44和5603.63 kJ/mol,维氏硬度分别降低至181和149 HV。经1153℃保温1 h再进行双级时效后,含2.7%Cu与0.01%Cu的试样晶粒尺寸分别为75和107μm,维氏硬度分别提高至449和369 HV。含2.7%Cu的试样有细小TiN、含Cu的Laves相弥散分布在晶界与晶间,含0.01%Cu的试样仍有大量呈不连续Laves相分布在基体中。

关键词：镍基合金固溶处理双级时效微观结构硬度