摘要：变形镁合金微合金化是发展低成本、高性能镁合金的重要方向。近二十年来,变形镁合金在理论研究及微合金化设计领域取得了重要研究进展。本文中作者重点从理论计算及合金设计两方面总结变形镁合金最新研究进展,为建立镁合金成分-性能关系奠定基础。首先,概述第一性原理计算、分子动力学、元胞自动机和晶体塑性有限元等不同尺度下镁合金性能的研究进展,继而分析Mg-Al、Mg-Zn、Mg-RE、Mg-Sn和Mg-Ca等重要变形镁合金体系中合金元素的作用,最后,展望微合金化变形镁合金的发展方向,为新型变形镁合金的高效设计提供指导。

摘要：石油和天然气等传统能源的过度消耗导致环境污染和能源危机日趋严重。因此,迫切需要开发环境友好、大规模且高效的储能装置来持续性地获取风能、太阳能等间歇性能源。而在各种储能技术中,二次电池因具有能量转换效率高、使用寿命长和成本低廉等优点而最具研发前景。与研究广泛的锂离子电池相比,镁离子电池理论上能够提供更多的电子,其容量是锂离子电池的2~3倍,且镁离子电池具有资源丰富、环境友好、无毒、价格低廉等优点,因此镁离子电池被认为是便携式设备和重载能源设备的一个有前途的候选产品。自2000年初一个成功的镁离子电池原型出现后,研究人员对镁离子电池展开了大量研究。但目前仍存在着一些问题严重阻碍了可充镁离子电池(RMBs)的商业化发展。由于Mg^(2+)具有高电荷密度、强的极化效应和缓慢的扩散动力学,开发出符合目前商业需求的正极材料仍是一个巨大挑战。RMBs正极材料主要包括过渡金属硫化物、过渡金属氧化物、聚阴离子型化合物和普鲁士蓝类似物等。过渡金属硫化物结构刚性较小,在充放电循环过程中不容易产生结构坍塌,但其存在离子捕获效应及缓慢的扩散动力学等缺陷。过渡金属氧化物具有比硫化物更高的电压,但该材料的结构刚性较大,循环性能差。具有介孔结构的聚阴离子型化合物有利于提高电池的电化学性能,但其导电性有待提高。具有开放可调结构的普鲁士蓝类似物有利于Mg^(2+)的快速脱嵌,但其与水性电解质的相容性较差。近年来,国内外对RMBs正极材料的研究报道显著增加,针对其存在的问题,研究人员主要从纳米化、结构调整、掺杂改性及包覆改性等方面进行材料的优化设计。本文主要对各种类的RMBs正极材料在国内外的研究状况进行了概括,包括其晶体结构、材料的研究现状及存在的问题,并分析了其未来面临的挑战,以期为合成高能量密度、高循环稳定性的RMBs正极材料提供参考。

摘要：镁基储氢材料因储氢密度高、资源丰富、环境友好等优点而备受关注,但其存在吸/放氢温度过高、反应动力学缓慢和循环稳定性差等缺点,阻碍了其大规模产业化进程。尽管镁基储氢材料在新合金体系开发、纳米调控、催化修饰、多相复合等方面取得了巨大进展,但如何获取兼具吸/放氢容量高、温度适中、反应速率快及寿命长等优良性能的镁基储氢材料仍是一个挑战。本文较为系统地总结了镁基材料中储氢相及其界面的种类,论述了其微观组织/界面特征的调控策略和方法。重点探讨了储氢相组成、微观结构及其表/界面结构调控效果对提升储氢热力学与动力学性能的影响规律与作用机制,展望了通过调控储氢相及其界面来设计镁基储氢材料的前景和发展方向。

摘要：设计一种新型大塑性变形方法(管材连续挤压-剪切-扩径(TCESE)工艺)制备AZ31镁合金扩径管材。采用直接挤压与两道次剪切-扩径相结合的工艺,利用DEFORM-3D有限元软件,研究TCESE工艺中扩径比与挤压温度对坯料有限元网格变化、应变分布和流动速度的影响。模拟结果表明,在TCESE过程中,管材最大的扩径比可达3.0,坯料网格变化在剪切-扩径区是不均匀的,在扩径成形阶段等效应变显著增大。根据有限元模拟结果,选择380℃的挤压温度和2.0的扩径比为最优工艺参数,在该参数下制备的管材平均晶粒尺寸约为10μm,动态再结晶的发生为扩径挤压晶粒细化的主要原因。扩径管材(0001)基面织构强度在TCESE工艺中由于连续的塑性变形而降低。TCESE工艺制备的扩径管材的平均硬度明显增大,约为HV 75。

摘要：SiC颗粒增强铝基复合材料具有高的比强度、高的比模量、高的耐磨性以及优异的抗腐蚀性能,在机械结构轻量化设计方面是替换传统钢铁的最佳选择材料之一,在汽车、机械、航空及电子封装等领域具有广阔的应用前景。因此,备受各界科研工作者的关注。对SiC颗粒增强铝基复合材料的制备方法、性能、强韧化机制进行了归纳总结,分析并探讨了SiC/Al复合材料的制备技术难点及改进方法,最后对SiC/Al复合材料的研究及应用进行了总结与展望。

摘要：设计了一种采用弯曲定径带模具的新型非对称挤压工艺(TBE),用以改善Mg-3Al-1Zn合金板材的力学性能和成形性能。运用有限元分析揭示了挤压过程中的应变、温度等状态变量的分布。结果表明,在TBE模具的模口处,应变沿板面法向(ND)呈梯度分布,这导致挤压板材显微组织的厚向梯度分布,同时得到TD择优取向的织构,少量基面取向晶粒向挤压方向(ED)偏转。与传统挤压相比,TBE过程中产生更多挤压热,模腔内温度更高,使大量非基面滑移开启,导致板材TD择优取向织构的形成。通过改善织构,TBE板材的塑性和弯曲性能均得到明显提升,沿45°方向的伸长率达到33%,弯曲角度达到83.5°。

摘要：目的研究7055铝合金高温流变行为,建立高精度流变本构模型和有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)仿真模型。方法基于Gholamzadeh温度修正模型和Evans摩擦修正模型,计算修正7055铝合金热压缩流动应力,以排除试验过程中变形温升和摩擦对流动应力的影响;针对修正后的流动应力构建Johnson-Cook本构模型,依托MATLAB编程采用遍历法优化模型参考条件,并引入遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对模型参数进行优化,通过流动应力子程序二次开发实现优化后的模型在商用软件DEFORM中的应用,以预测变形工件的应力应变分布与成形载荷。结果经温度和摩擦修正的流动应力与试验值相近;采用遍历法优选参考条件后的Johnson-Cook本构模型流动应力预测值与试验值之间的平均相对误差绝对值(Average Absolute Relative Error,AARE)为4.57%,经GA优化后降至3.50%,实现了精度的提升。基于该模型二次开发的DEFORM模拟平台能准确预测成形载荷,预测值与试验值之间的AARE为2.42%。结论构建了具有较高精度的流动应力本构模型,并基于其开发了有限元仿真模型,仿真结果与试验结果吻合良好,该仿真模型能够为7055铝合金热加工工艺的精确设计和优化提供有效指导。

摘要：通过设计制作一套可获得不同凝固冷却速度的镁合金熔炼与浇注装置,采用多通道连续温度记录仪,获得了对应不同凝固冷却速度下的AZ91镁合金试样。用定量金相分析之截线法测定了各个试样的二次枝晶间距,并对不同凝固冷却速度下的组织特征做了简要分析。用数学回归的方法得到了AZ91镁合金的凝固冷却速度与二次枝晶间距的定量关系式。

摘要：我国是世界上镁资源最为丰富的国家,镁及镁合金具有质轻、比强度高、阻尼减振、电磁屏蔽性能优良、储能特性好等优点,是最有潜力的轻量化材料之一,其推广应用对节能减排和能源转型战略具有重要意义。但镁合金具有密排六方晶体结构,塑性变形能力较差。如何改善镁合金的塑性变形能力是扩大镁合金应用的瓶颈问题之一。本文综述了10多年来,世界各国在改善镁合金塑性、提升镁合金塑性变形能力等方面所做的大量工作,及在镁合金塑性加工技术等方面取得的重要进展。发展了"固溶强化增塑"新型镁合金设计理论和"熔体变温自纯化"等关键制备技术,形成了一批高塑性变形镁合金材料和牌号,其中杂质Fe含量可降到10×10^(-6)以下,超高塑性镁合金延伸率可达到60%以上,超高强度(抗拉强度大于550 MPa)镁合金延伸率可以达到10%以上;开发了非对称挤压、非对称轧制、非对称改性、往复循环多道次镦挤开坯技术、扩收控制大比率锻造技术、挤锻复合成形技术等一批镁合金新型塑性加工技术。这些合金和技术使变形镁合金基面织构显著弱化,明显提高了变形镁合金板材、管型材和锻件的塑性成形能力和制品质量,产品成本大幅度降低,在板材、管型材和锻件制备加工中实现了成功应用。

摘要：设计了3种不同成分(I、Ⅱ、Ⅲ)的高耐磨粉末材料,利用激光熔敷对犁铧用60Si2Mn钢进行了表面强化,结合淬火和回火来调控硬质相的形貌分布特点,提高入土工作部件的耐磨性能。结果表明,淬火态熔敷层中主要析出相包括VC碳化物、晶界富Fe和Cr网状碳化物和Fe_(2)O_(3)颗粒。500℃高温回火后,微观组织以回火马氏体和碳化物为主。XRD物相分析证明熔敷层中存在VC、MoC、Cr_(3)C_(2)等多种碳化物。成分Ⅲ的熔敷层具有最高的硬度值;回火试样的磨损率全部高于淬火试样,且回火态成分Ⅱ的熔敷层的磨损率最低。不同熔敷层的磨损机制包括磨粒磨损和氧化磨损。