以镁合金为基体的复合材料
镁基复合材料
展望
镁基复合材料拥有优异的力学性能和物理性能,已 经显示出广阔的应用前景。 制备工艺、回收技术以及材料内部结构性能的各个 领域进行更多的原理研究及应用探索。 空间应用及交通领域 人类社会的老龄化问题日益突出,发展各种超轻结 构材料对于老年人独立工作及日常生活十分必要。
参考文献
[1] 杜文博,严振杰,吴玉锋等. 镁基复合材料的制备方法与新工艺.稀有 金属材料与工程. 2009, 38(3) [2] T W 克莱因. 金属基复合材料导论 . 余永宁,房志刚译. 北京:冶金工业 出版社. 1996. [3] 董 群, 陈 礼,清赵明久等. 镁基复合材料制备技术、性能及应用发展概 况. 材料导报. 2004, 18(4) [4] 张修庆, 滕新营.镁基复合材料的制备工艺. 热加工工艺 2004, (3) [5]方信贤, 王 莹.原位合成颗粒增强镁基复合材料研究进展.南京工程学 院学报( 自然科学版). 2008, 6(2) [6 ]南宏强 ,袁 森 ,王武孝等. 颗粒增强镁基复合材料的制备工艺研究进 展. 2006, 27(4) [7] 孙志强,张 荻,丁 剑等。原位增强镁基复合材料研究进展与原位反 应体系热力学. 材料科学与工程. 2002, 20(4) [8]胡连喜,李小强.挤压变形对SiCw/ZK51A镁基复合材料组织和性能的 影响.中国有色金属学报,2000,10 (5)
应用
应用
镁基复合材料的研究及其展望
研究方向
研究中的问题
展望
研究方向
组成及界面反应
增强相选择要求与铝基复合材料大致相同,都要求物 理、化学相容性好,润湿性良好,载荷承受能力强,尽量 避免增强相与基体合金之间的界面反应等。
制备及合成工艺
反应物的选择和反应工艺的控制。
一类新型镁材料——镁基金属有机骨架材料
2018年第37卷第9期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·3437·化 工 进展一类新型镁材料——镁基金属有机骨架材料韩森建,王海增(中国海洋大学化学化工学院,山东 青岛 266100)摘要:镁基金属有机骨架材料(Mg-MOFs )是近年来逐渐受到关注的一类新型功能材料,其种类与结构多样化,使其在很多领域中展现出了潜在的应用价值,为镁资源的开发利用开拓了一个新的领域。
本文从Mg-MOFs 的种类、特点、制备方法、应用以及稳定性5个方面展开论述。
详细阐述了Mg-MOFs 在催化、药物缓释、光学材料、气体储存、气体吸附和分离等方面的应用,着重介绍了Mg-MOFs 的储氢能力和对二氧化碳的吸附能力及对不同混合物的选择分离能力。
提出了今后Mg-MOFs 的研究重点:优化Mg-MOFs 的制备条件,降低制备难度及成本;选择新的配体源及溶剂,开发具有结构稳定、高比表面积、功能多样的Mg-MOFs ,扩大其在气体吸附与选择性分离方向的应用;将Mg-MOFs 应用于复合材料中,拓宽其应用范围。
关键词:镁基金属有机骨架材料;羧酸配体;储氢;分离中图分类号:O6-1 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2018)09–3437–09 DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2017-2174A new material of magnesium complexes——magnesium based metalorganic frameworksHAN Senjian , WANG Haizeng(College of Chemistry and Chemical Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, Shandong, China)Abstract :Magnesium based metal organic frameworks (Mg-MOFs), as a new kind of functional material, have recently drawn much research attention. Due to the diversified specie and structures, Mg-MOFs have shown potential applications in many fields, which provide a new research area for the development and utilization of magnesium resources. Five aspects on Mg-MOFs are discussed in this article, including the main types, characteristics, preparation method, applications and stability. The applications of Mg-MOFs in catalysis, drug delivery, optical properties, gas storage, adsorption and separation are elaborated, and the capacities of hydrogen storage, carbon dioxide adsorption and selective uptake are presented emphatically. In addition, the prospects and challenges in the future are pointed out. For instance: optimizing the preparation conditions of Mg-MOFs to reduce the process difficulty and costs; selecting new ligands and solvent to prepare Mg-MOFs of high surface area, developing varieties of functional Mg-MOFs with structural stability to expand their applications in gas adsorption and separation, and applying Mg-MOFs to the composite materials to extend their application range.Key words: magnesium based metal organic frameworks (Mg-MOFs); ligands of carboxylic acid; storage hydrogen gas; separation我国镁资源总储量世界第一,包括固态镁资源和液态镁资源[1]。
镁基复合材料的制备
书山有路勤为径,学海无涯苦作舟
镁基复合材料的制备
镁及镁合金虽具有密度低、比强度大、比刚度高和抗冲击性强等诸多优点。
但是也有一些固有缺点,如硬度、刚度、耐磨性、燃点较低、不是一种良好的结构材料,使其应用受到相当大的制约。
若向镁基体中添加陶瓷颗粒或碳纤维制成复合材料,则可以在很大程度上改善镁的力学性能,提高耐热和抗蠕变性能,降低热膨胀系数等。
可作为复合材料增强相的颗粒有:氧化物、碳化物、氮化物、陶瓷、石墨和碳纤维等。
制备镁基复合材料的工艺主要是:铸造法、粉末冶金法、喷射沉积法。
铸造法
铸造法是制备镁合金复合材料的基本工艺,可分为搅拌混合法、压力浸渗法、无压浸渗法和真空渗法等。
搅拌铸造法(Stiring Casting)
此法是利用高速旋转搅拌器浆叶搅动金属熔体,使其剧烈流动,形成以搅拌旋转轴为中心的漩涡,将增强颗粒加入漩涡中,依靠漩涡负压抽吸作用使颗粒进入熔体中,经过一段时间搅拌,颗粒便均匀分布于熔体内。
此法简便,成本低,可以制备含有Sic、Al2O3、SiO2、云母或石墨等增强相的镁基复化材料。
不过也有一些难以克服的缺点:在搅拌过程中会混入气体与夹杂物,增强相会偏析与固结,组织粗大,基体与增强相之间会发生有害的界面反应,增强相体积分数也受到一定限制,产品性能低,性价比无明显优势。
用此法生产镁基复合材料时应采取严密的安全措施。
液态浸渗法(Liquid infiltration process)
用此法制备镁基复合材料时,须先将增强材料与黏接剂混合制成预制坯,用惰性气体或机械设备作用压力媒体将镁熔体压入预制件间隙中,凝固后即成为复合材料,按具体工艺不同又可分为压力浸渗法、无压、浸渗法和真空浸渗。
(完整word版)镁基复合材料制备技术、性能及应用发展概况
镁基复合材料制备技术、性能及应用发展概况摘要:镁基复合材料因其轻量化和高性能而成为当今高新技术领域中最富竞争力和最有希望采用的复合材料之一。
大致笔述了常用镁基复合材料研究概况、制备技术、性能及应用前景。
关键词:镁基复合材料制备技术性能应用Fabrication,Properties and Application of M agnesium—matrix CompositesDONG Qun CHEN Liqing ZHAO Mingjiu BI Jing(Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China)Abstract Magnesium—matrix composites with lightweight and high performance are becoming one of themost competitive and promising candidates in the applications of high—tech fields.An overview is made on the fabri—ating techniques,mechanical properties and applications for the typical magnesium—matrix composites,and theresearch trend is proposedKey words magnesium matrix composite,fabrication,properties,application. 0引言:镁基复合材料是继铝基复合材料之后又一具有竞争力的轻金属基复合材料【E1】,主要特点是密度低、比强度和比刚度高,同时还具有良好的耐磨性、耐高温性、耐冲击性、优良的减震性能及良好的尺寸稳定性和铸造性能等;此外,还具有电磁屏蔽和储氢特性等,是一类优秀的结构与功能材料,也是当今高新技术领域中最有希望采用的复合材料之一;在航空航天、军工产品制造、汽车以及电子封装等领域中具有巨大的应用前景。
颗粒增强镁基复合材料概述
颗粒增强镁基复合材料颗粒增强金属基复合材料由于制备工艺简单、成本较低微观组织均匀、材料性能各向同性且可以采用传统的金属加工工艺进行二次加工等优点,已经成为金属基复合材料领域最重要的研究方向。
颗粒增强金属基复合材料的主要基体有铝、镁钛、铜和铁等,其中铝基复合材料发展最快;而镁的密度更低,有更高的比强度、比刚度,而且具有良好的阻尼性能和电磁屏蔽等性能,镁基复合材料正成为继铝基之后的又一具有竞争力的轻金属基复合材料。
镁基复合材料因其密度小,且比镁合金具有更高的比强度、比刚度、耐磨性和耐高温性能,受到航空航天、汽车、机械及电子等高技术领域的重视。
颗粒增强镁基复合材料与连续纤维增强、非连续(短纤维、晶须等)纤维增强镁基复合材料相比,具有力学性能呈各向同性、制备工艺简单、增强体价格低廉、易成型、易机械加工等特点,是目前最有可能实现低成本、规模化商业生产的镁基复合材料。
一、制备方法1、粉末冶金法粉末冶金法是把微细纯净的镁合金粉末和增颗粒均匀混合后在模具中冷压,然后在真空中将合体加热至合金两相区进行热压,最后加工成型得复合材料的方法。
粉末冶金的特点:可控制增颗粒的体积分数,增强体在基体中分布均匀;制备温度较低,一般不会发生过量的界面反应。
该法工艺设备较复杂,成本较高,不易制备形状复杂的零件。
2、熔体浸渗法熔体浸渗法包括压力浸渗、无压浸渗和负压浸渗。
压力浸渗是先将增强颗粒做成预制件,加入液态镁合金后加压使熔融的镁合金浸渗到预制件中,制成复合材料采用高压浸渗,可克服增强颗粒与基体的不润湿情况,气孔、疏松等铸造缺陷也可以得到很好的弥补。
无压浸渗是指熔的镁合金在惰性气体的保护下,不施加任何压力对增强颗粒预制件进行浸渗。
该工艺设备简单、成本低,但预制件的制备费用较高,因此不利于大规模生产。
增强颗粒与基体的润湿性是无压浸渗技术的关键。
负压浸渗是通过预制件造成真空的负压环境使熔融的镁合金渗入到预制件中。
由负压浸渗制备的SiC/Mg颗粒在基体中分布均匀。
镁基复合材料的应用及发展
镁基复合材料的应用及发展镁基复合材料是一种由镁合金基体和其他增强材料组成的复合材料。
镁合金具有低密度、高比强度和良好的机械性能等优点,但其在高温和腐蚀环境下的性能较差。
通过将其他增强材料与镁合金基体结合,可以改善镁合金的性能,并拓展其应用领域。
以下将详细介绍镁基复合材料的应用及发展。
一、航空航天领域镁基复合材料在航空航天领域有着广泛的应用。
由于镁合金具有低密度和高比强度,可以减轻飞机和航天器的重量,提高其燃油效率和载荷能力。
同时,镁基复合材料还具有良好的耐腐蚀性能,可以在恶劣的环境下使用。
目前,镁基复合材料已经成功应用于飞机结构、发动机零部件、导弹和航天器等领域。
二、汽车工业镁基复合材料在汽车工业中也有着广泛的应用前景。
由于镁合金具有低密度和良好的机械性能,可以减轻汽车的重量,提高燃油效率和行驶性能。
此外,镁基复合材料还具有良好的吸能性能,可以提高汽车的碰撞安全性。
目前,一些汽车制造商已经开始使用镁基复合材料制造车身和零部件,以实现轻量化和节能减排的目标。
三、电子领域镁基复合材料在电子领域也有着广泛的应用。
由于镁合金具有良好的导电性能和热传导性能,可以用于制造电子器件和散热器等。
此外,镁基复合材料还具有良好的抗电磁干扰性能,可以提高电子设备的稳定性和可靠性。
目前,一些电子产品中已经开始使用镁基复合材料,如手机、平板电脑和电视等。
四、医疗领域镁基复合材料在医疗领域也有着潜在的应用价值。
由于镁合金具有良好的生物相容性和生物降解性,可以用于制造骨科植入物和修复器械等。
此外,镁基复合材料还具有良好的抗菌性能,可以预防感染和促进伤口愈合。
目前,一些医疗器械制造商已经开始研发和应用镁基复合材料,以提高医疗器械的性能和安全性。
随着科学技术的不断进步,镁基复合材料的应用领域还将不断拓展。
未来,随着材料制备技术的改进和材料性能的提高,镁基复合材料有望在更多领域发挥重要作用。
同时,还需要进一步研究镁基复合材料的制备工艺、性能测试和应用评价等方面的问题,以推动其在实际应用中的发展。
镁基复合材料ppt课件.ppt
结构、功能
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的,因 此,篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
熔体浸渗法 (Melt Infiltration Process)
将增强相预制成形,再通过压力,将熔融的基体金属渗入到预 制体间隙中,达到复合化的目的。熔体浸渗法包括压力浸渗、无压 浸渗与负压浸渗。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的,因 此,篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
其他制备方法
薄膜冶金工艺 (Foil Metallurgy Processing) RCM法 (Rotation Cylinder Method) DMD法 (Disintegrated Melt Deposition) 重熔稀释法 (Remelting and Dilution ) 低温反应自熔 ( RSM) 混合盐反应法 ( LSM ) 放热反应法( XD) 气泡法 (Gas-bubbling Method) 反复塑性变形法(Repeated Plastic Working)
在种类、体积等其它属性相同的情况 下,形状圆润的增强体有利于复合材 料耐磨性的提高。
在体积分数较低时,镁基复合材料的 耐磨性一般随硬质增强体体积分数的 增加而提高
复合材料的磨损率随载荷的增大而增加,存 在一个磨损由轻微向剧烈转变的载荷,石墨 的加入延迟了复合材料向剧烈磨损的转变。
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的,因 此,篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
原位反应自发浸渗工艺(Insitu Reactive Infiltration Process) 利用金属熔体自发渗入和原位放热反应直接合成增强相这2个工艺过
镁基复合材料的应用
镁基复合材料的应用镁基复合材料是一种以镁合金为基体,与其他金属、陶瓷、聚合物等材料进行复合加工而成的新型材料。
它具有密度低、比强度高、耐热性好等优点,因此在航空航天、汽车、电子、医疗等领域有着广泛的应用前景。
镁基复合材料在航空航天领域的应用是其重要领域之一。
随着航空航天技术的发展和需求的提高,要求材料具有较轻的重量、良好的机械性能和热稳定性,镁基复合材料因其优异的特性而备受关注。
它可以用于制造飞机结构件、发动机零部件、燃料箱等,无形中减轻了飞机的自重,提高了航空器的使用效率,降低了燃油消耗,对于航空航天工业的可持续发展具有重要意义。
镁基复合材料在汽车领域也有着广泛的应用前景。
如今,人们对汽车的轻量化要求越来越高,以降低燃油消耗、减少污染、提升汽车性能和安全性。
而镁基复合材料因其轻质、高强度、抗腐蚀等特性,被广泛应用于汽车制造中,可以制造车身结构件、发动机零部件、悬挂系统等。
相对于传统的金属材料,镁基复合材料的使用可以使汽车减重,提高燃油经济性,降低尾气排放,同时提高汽车的安全性。
在电子领域,镁基复合材料也被广泛应用于各种电子产品的制造中。
它可以用来制造手机壳体、电脑外壳、平板电脑等产品的外壳,使得产品更轻便、耐用。
镁基复合材料还具有良好的导电性和热传导性,可以帮助电子产品散热,在保证产品性能的同时提高了产品的使用寿命。
医疗领域也是镁基复合材料广泛应用的领域之一。
由于镁合金具有生物相容性和生物降解性,因此被用于医疗器械的制造。
镁基复合材料可以用来制造骨骼植入物、手术器械等,与人体组织相容性好,不会对人体造成额外的伤害,并且可以在合适的时间内降解吸收,减少了二次手术的风险。
镁基复合材料在航空航天、汽车、电子、医疗等领域有着广泛的应用前景。
随着科技的不断发展和对材料性能要求的提高,相信镁基复合材料在未来会有更广泛更深入的应用,为各行各业带来更多的发展机遇。
镁基复合材料的性能及应用
镁基复合材料的性能及应用罗文昌2013121532摘要:镁基复合材料因其轻量化和高性能而成为当今高新技术领域中最富竞争力和最有希望采用的复合材料之一。
本文将综述镁基复合材料的不同制备方法及其对复合材料组织、结构、性能的影响,并提出镁基复合材料的研究和发展方向。
关键词:镁基复合材料;基体镁合金;性能;应用;发展1.引言现代科学的发展和技术的进步,对材料性能提出了更高的要求,往往希望材料具有某些特殊性能的同时,又具备良好的综合性能。
复合材料是将两种或两种以上不同性能、不同形态的组分材料通过复合手段组合而成的一种多相材料。
近年来,金属基复合材料在许多领域得到了应用。
目前金属基复合材料的制备方法已有很多,并在铁基、镁基、铜基、铝基、钛基等金属基复合材料中取得了比较大的成功。
镁基复合材料是继铝基复合材料之后又一具有竞争力的轻金属基复合材料主要特点是密度低、比强度和比刚度高,同时还具有良好的耐磨性、耐高温性、耐冲击性、优良的减震性能及良好的尺寸稳定性和铸造性能等;此外,还具有电磁屏蔽和储氢特性等,是一类优秀的结构与功能材料,也是当今高新技术领域中最有希望采用的复合材料之一;在航空航天、军工产品制造、汽车以及电子封装等领域中具有巨大的应用前景。
根据镁基复合材料的特点,结合原有的金属基复合材料的制备工艺,材料工作者尝试了多种新的适合制备镁基复合材料的方法与工艺,对研制、开发镁基复合材料起到了很好的促进作用。
2.镁基复合材料的组织与性能相对于传统金属材料和铝基复合材料,有关镁基复合材料的组织与性能的研究目前虽然已经取得了一定的成果,但还不够全面深入,力学性能数据分散性也比较大,仍处于探索性研究阶段。
材料工作者对镁基复合材料的耐磨性能和疲劳断裂机理进行了研究,并围绕镁基复合材料的力学性能及物理性能做了一些工作。
力学性能主要集中于复合材料的拉伸与压缩性能,时效特性,以及低温与高温超塑性等方面;物理性能有阻尼性能和储氢性能等研究内容。
镁合金 异质结构-概述说明以及解释
镁合金异质结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述镁合金是一种轻质、高强度的金属材料,在诸多领域都有广泛的应用。
它具有良好的机械性能、耐热性能和耐腐蚀性能,同时还具备出色的导热和导电性能。
近年来,随着工业技术的不断改进和需求的增长,对镁合金的性能和应用范围提出了更高的要求。
然而,镁合金在实际应用中还存在一些问题,如强度和塑性之间的矛盾、低耐腐蚀性等。
为了克服这些问题,研究人员开始探索使用异质结构来改善镁合金的性能。
异质结构是指材料中存在不同的组分、晶态或相态的结构。
通过在材料中引入不同的组分或调整结晶方式,可以改变材料的硬度、强度、导电性等性能。
在镁合金中引入异质结构,可以进一步提高其机械性能和耐腐蚀性能。
本文将详细讨论镁合金的特性和异质结构的分类,探究异质结构对镁合金性能的影响。
同时,将探讨镁合金异质结构在不同领域中的应用前景。
通过研究镁合金异质结构,我们有望在航空航天、汽车制造、电子设备等领域中取得重大突破。
通过优化镁合金的力学性能和耐腐蚀性能,我们可以提高产品的质量和性能,推动相关产业的发展。
因此,深入研究镁合金异质结构的影响机制和应用前景具有重要的理论和实践意义。
在接下来的篇章中,我们将首先介绍镁合金的特性,包括其物理和化学性质。
然后,我们将探讨异质结构的定义和分类,帮助读者更好地理解其在镁合金中的应用。
最后,我们将总结异质结构对镁合金性能的影响,并展望其未来的研究和应用方向。
1.2 文章结构文章结构是指文章在呈现内容时的组织形式和布局,它有助于读者更好地理解和吸收文章的信息。
本文将按照以下结构组织和呈现关于镁合金异质结构的内容:1. 引言:在本部分,我们将简要介绍镁合金异质结构的研究背景和意义,阐述为什么对异质结构进行研究是具有重要价值的。
2. 正文:本部分将详细探讨镁合金的特性以及异质结构的定义与分类。
- 2.1 镁合金的特性:我们将介绍镁合金的物理、化学、机械等性质,包括其轻质、高强度、良好的加工性能和耐腐蚀性等特点。
镁基复合材料
镁基复合材料镁基复合材料是一种新型的轻质高强材料,由镁合金作为基体,与其他材料进行复合制备而成。
镁合金作为一种轻质金属材料,具有优异的比强度和比刚度,同时具有良好的机械性能和耐腐蚀性能,因此被广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
然而,由于镁合金的塑性和韧性较差,限制了其在一些特殊环境下的应用。
因此,将镁合金与其他材料进行复合,以期获得更好的综合性能,成为了一种重要的研究方向。
首先,镁基复合材料可以通过增强相的添加来提高其力学性能。
常见的增强相包括碳纤维、陶瓷颗粒、纳米颗粒等。
这些增强相可以有效地提高材料的强度和刚度,同时不影响其轻量化的特性。
例如,碳纤维具有极高的拉伸强度和模量,可以显著提高镁基复合材料的强度和刚度,使其在航空航天领域得到更广泛的应用。
其次,镁基复合材料还可以通过表面处理来改善其耐腐蚀性能。
镁合金本身具有良好的耐腐蚀性能,但在一些特殊环境下,仍然会受到腐蚀的影响。
因此,采用表面涂层、阳极氧化等方法对镁基复合材料进行表面处理,可以有效地提高其耐腐蚀性能,延长材料的使用寿命。
例如,采用阳极氧化处理可以在镁合金表面形成致密的氧化层,有效地阻止了腐蚀介质的侵蚀,提高了材料的耐腐蚀性能。
此外,镁基复合材料还可以通过热处理来改善其综合性能。
通过合理的热处理工艺,可以有效地调控材料的组织和性能,提高其强度、塑性和耐热性能。
例如,采用固溶处理和时效处理工艺可以显著提高镁基复合材料的强度和耐热性能,使其在高温环境下具有更好的稳定性和可靠性。
总的来说,镁基复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等优良性能,是一种具有广阔应用前景的新型材料。
通过增强相的添加、表面处理和热处理等方法,可以进一步提高镁基复合材料的综合性能,满足不同领域对材料性能的要求,推动其在航空航天、汽车、电子等领域的应用。
相信随着技术的不断进步和研究的深入,镁基复合材料将会得到更广泛的应用,并为人类社会的发展做出更大的贡献。
镁基复合材料
木炭机知识镁基复合材料主要由镁合金基体及增强相组成,镁合金基体一般为镁铝锌合金、镁铝硅合金、镁铝锰合金、镁锂合金及镁铝稀土合金。
目前使用的增强相主要有碳纤维、碳化硅、氧化铝及碳化硼颗粒等。
随着新型制造工艺的研究发展,镁基复合材料在航天航空、汽车、核工业、铸造、运动娱乐以及其他先进的工程方面得到了更广泛的应用。
体积分数为30%的碳纤维增强镁基复合材料(Cp—Mg),其界面剪切强度为40MPa,而镁合金(Mg一4A1)的界面剪切强度为20Mpa。
1.阅读图纸,初步检查工件的形状尺寸在划线前,要仔细阅读图样,详细了解工件上需要划线的部位,明确工件及其划线的有关部分的作用和要求,了解有关工件的加工工艺。
按照图纸初步检查毛坯的误差情况,检查毛坯尺寸是否能保证所有要加工的表面均有足够的加工余量,不加工表面是否存在图纸上不允许的缺陷(如气孔、裂纹等)。
2.清理工件毛坯件在划线以前,先要清理干净氧化铁皮、飞边、残留的泥砂、污垢,以及已加工工件上的毛刺、铁屑等。
否则将影响划线的清晰度和损伤划线工具。
当需要利用毛坯空档处的某点(如圆孔的中心点)划其它线条时,必须在该空档处加塞木块。
3.涂色(1)涂色的目的使划出的线条清楚。
为了使划出的线条清楚,一般都要在工件的划线部位涂上一层薄而均匀的涂料。
(2)划线的涂料常用的有石灰水、酒精色溶液和硫酸铜溶液在其中石灰水加入适量的牛皮胶来增加附着力,一般用于表面粗糙的铸、锻件毛坯上的划线;酒精色溶液(在酒精中加漆片和紫蓝颜料配成)和硫酸铜溶液,用于已加工表面上的划线。
也可在工件上涂粉笔墨汁等。
(3).选定划线基准划线基准就是划线时的起始位置。
也就是划线时,工件上用来确定其它点、线、面位置时所依据的点、线或面。
(4)划线基准的选择原则通常选择工件的平面、对称中心面或线、重要工作面作为划线基准。
合理地选择划线基准是做好划线工作的关键。
只有划线基准选择得好,才能提高划线的质量和效率,以及相应提高工件合格率。
镁合金PLA复合材料的制备与降解性能
镁合金/PLA复合材料的制备与降解性能镁合金/聚乳酸(PLA)复合材料兼具镁合金的高强度和聚乳酸降解可控的性能优势,同时镁合金的降解产物呈碱性,能中和聚乳酸降解导致的局部酸性变化,是理想的可吸收骨科材料。
本文采用热压结合热拉拔技术,制备出镁合金丝增强PLA复合材料棒材和板材,研究了拉拔工艺、退火处理和丝材体积分数对复合材料性能的影响,在此基础上,较系统研究了模拟生理环境及其与静态压缩应力共同作用下纯聚乳酸、镁合金/聚乳酸复合材料的降解行为。
结论如下:后续拉拔工艺可以显著提高复合材料中聚乳酸的结晶度,改善热压制备复合材料的力学性能,经拉拔3道次后,镁合金丝体积分数为10vol%的复合材料中聚乳酸结晶度提高了50%,其拉伸强度和弯曲强度增大到80 MPa和194 MPa,分别提高了35.6%和64.4%。
退火处理将拉拔成型复合材料棒材(镁合金丝含量为10vol%)的弯曲强度提高了15%~-20%,最高可达232 MPa。
随着镁合金丝体积分数的增加,复合材料板材强度增大,镁合金丝体积分数为40vo1%时,复合材料板材的拉伸强度和弯曲强度为106MPa和196MPa,分别较纯聚乳酸提高了104%和70%。
模拟生理环境下,聚乳酸降解导致模拟体液pH值下降,而复合材料降解导致模拟体液pH值上升。
环境温度的提高会加速纯聚乳酸和复合材料中聚乳酸的降解,造成聚乳酸粘均分子量和材料弯曲强度显著下降,当环境温度从25℃升至50℃,浸泡15天后,复合材料的聚乳酸粘均分子量和弯曲强度分别下降了33.2%和25.8%。
37℃模拟生理环境下,外加静态压应力会显著加速纯聚乳酸和复合材料中聚乳酸基体的降解,并且随着应力提高,加速效果越明显,与无应力相比,外加应力为5MPa时,浸泡15天后复合材料弯曲强度和粘均分子量分别下降19.7%和28.8%。
环境温度和静态压应力的协同作用比单一因素对纯聚乳酸和复合材料降解行为的影响更为显著,随着温度和应力同时增大,聚乳酸和复合材料的弯曲强度、粘均分子量显著下降,失重率增大。
镁合金材料的创新技术 轻量化和高性能的突破探索
镁合金材料的创新技术轻量化和高性能的突破探索近年来,随着全球对环境保护和能源危机的日益关注,轻量化和高性能材料在各个领域中扮演着愈发重要的角色。
镁合金作为一种优秀的轻质结构材料,因其优异的物理性能和广泛的应用领域备受瞩目。
然而,其在实际应用中仍面临着一些挑战。
为了克服这些挑战并推动镁合金的发展,科学家们不断探索创新技术,致力于实现轻量化和高性能的突破。
一、合金强化技术的应用合金强化技术是提高材料强度和硬度的关键方法之一。
在镁合金的应用中,合金强化技术可以有效改善其低强度和差韧性的缺点。
常见的合金强化技术包括固溶强化、析出强化和织构强化等。
固溶强化是通过合金化元素的溶解提高了镁合金的强度。
例如,铝、锌、锶等元素可与镁形成固溶体,增强了镁合金的机械性能。
在发展镁合金材料时,科学家们通过合理控制合金化元素的含量和合金化工艺,达到了显著提高材料强度和韧性的效果。
析出强化是利用细小的析出相均匀地分布在基体中,阻碍位错的滑动和移动,从而提高材料的强度。
常见的析出相包括硬质的Mg17Al12相和Mg2Si相等。
通过合理的热处理和时效处理,镁合金中形成的析出相能有效提高材料的硬度和强度。
织构强化是通过控制材料的晶粒取向和组织结构来提高材料的力学性能。
通过热轧、挤压等变形加工工艺,可以使镁合金的晶粒获得优化的取向,从而提高其强度和塑性。
此外,通过合适的热处理,还能生成织构结构,进一步提高材料的高温强度和韧性。
二、表面处理技术的创新镁合金的应用范围广泛,需要具备良好的耐腐蚀性和表面功能化。
然而,镁合金本身易受腐蚀,尤其在湿热环境下更为明显。
为了解决这一问题,科学家们提出了多种表面处理技术,如阳极氧化、电化学沉积、激光表面处理等。
阳极氧化是一种常用的表面处理方法,通过在镁合金表面形成致密的氧化层,提高材料的耐腐蚀性和表面硬度。
电化学沉积是将金属或合金沉积在镁合金表面,形成一层保护层,提高镁合金的耐腐蚀性和摩擦性能。
激光表面处理是利用激光在材料表面进行局部熔化和再凝固,形成微细晶粒和弥散相,从而提高镁合金的表面硬度和耐磨性。
2024年镁基复合材料市场发展现状
2024年镁基复合材料市场发展现状简介镁基复合材料是一种以镁为基体的复合材料,通常由镁合金作为增强材料和其他轻金属、陶瓷等作为填充材料构成。
镁基复合材料具有低密度、高比强度和优良的热传导性能,在航空航天、汽车、电子等领域有广泛的应用。
市场规模根据市场研究报告,镁基复合材料市场规模在过去几年中不断扩大。
预计到2025年,全球镁基复合材料市场规模将达到XX亿美元。
市场驱动因素1. 轻量化需求随着汽车、航空航天等行业对轻量化产品的需求不断增加,镁基复合材料作为一种重要的轻质材料,具有很大的发展潜力。
镁基复合材料相比传统材料来说具有更低的密度和更高的强度,可以有效减轻产品重量,提高燃油效率。
2. 可回收性镁基复合材料具有良好的可回收性和可再利用性。
与其他金属材料相比,镁基复合材料可以通过简单的熔化再循环利用,减少了资源浪费和环境污染。
3. 优良的热传导性能镁基复合材料的优良热传导性能使其在电子领域得到广泛应用。
在高功率电子器件中,镁基复合材料可以有效地散热,提高设备的稳定性和性能。
应用领域1. 汽车行业镁基复合材料在汽车行业中的应用逐渐增加。
由于其轻质、高强度和优良的冲击吸能性能,镁基复合材料可以用于制造汽车零部件,如车身结构、底盘部件等。
这不仅可以减轻汽车自重,提高燃油效率,还可以提升汽车的碰撞安全性能。
2. 航空航天行业镁基复合材料在航空航天领域有广泛的应用。
由于其低密度和高比强度,镁基复合材料可以用于制造飞机结构件、发动机零部件和导航设备等。
这有助于提高飞机的燃油效率和载荷能力,降低航空器的自重和运营成本。
3. 电子行业由于镁基复合材料的优良热传导性能,它在电子行业中的应用越来越广泛。
镁基复合材料可以用于制造电子散热片、电子封装材料和散热模块等,提高电子设备的散热性能,保证设备的可靠性和稳定性。
市场挑战和机遇1. 高成本镁基复合材料的生产成本相对较高,限制了其在一些应用领域的推广和应用。
降低生产成本是当前镁基复合材料行业面临的主要挑战之一。
原位镁基复合材料的研究进展
Mo e v r t e f t r r n so i g e im ti o o i s a e p e e t d r o e , h u u e te d fi st ma n su mar c mp s e r r s n e . n u x t
Ke y wor s: i—i d n st u;ma n su g e im;c mp sts omain me h ns o o i ;fr t c a im;me h nc lpo e y e o c a ia rp  ̄
1 前 言
镁合 金 作为 最轻 的工程 结 构金 属 材 料 ,具 有 许 多优 异 的独特 性能 ,尤 其 在轻 量化 方 面 ,具有 难 以替 代 的显 著优 势 ,因而在 汽 车 、通讯 设备 、航空 航 天 以 及 军 丁等
领 域具 有 良好 的应 用前 景 。
著 ,引起 人们 的 广 泛 兴 趣 ,但 是 制 备 工 艺 复 杂 ,而 且
第2 9卷
第 4期
中 国 材 料 进 展
M ATERI ALS CHI NA
Vo _ 9 No 4 l2 .
Ap . 材 料 的 研 究 进 展
王 慧远 ,姜 启 川
( 吉林 大学材料 科学与工程 学院 汽 车材料教 育部重点 实验室 ,吉 林 长春 10 2 ) 3 0 5
文 献 标 识 码 :A
文 章 编 号 :17 6 4—3 6 (0 0 0 0 1 9 2 2 1 ) 4— 0 7—0 6
The Pr g e si he Re e r h o n- iu o r s n t s a c f I S t M a n su a r x Co po ie g e i m M ti m st s
镁基复合材料国内外研究现状及展望_胡茂良
取决于基体镁颗粒之间 、增强体颗粒与镁颗粒之间 的结 合 情 况 以 及 增 强 体 颗 粒 在 基 体 上 的 分 布 情 况[9] 。球磨后的 Mg 粉达到很高的加工硬化程度 ,具 有较多的位错和孪晶亚结构 ,在试样制备过程中会 阻碍基体晶粒的长大 ,这样使镁基复合材料的屈服 强度提高很多 ,而抗拉强度 、伸长率及弹性模量变化 不大 ,热压可以使其性能更趋稳定[10] ,低温下晶体 缺陷在界面附近 ,但不影响材料的导热率 ,随着温度 升高 ,缺陷向基体扩展 ,减少了导热率[11] 。
金属基复合材料通过选配增强相的种类 、综合 增强相良好的性能 ,获得高硬度 、高弹性模量 、优良 的耐热性和化学稳定性 ,在航天航空 、汽车工业 、核 工业 、运动娱乐以及其他工程方面得到了实际应用 。
最近二三十年 ,很多国家对增强铝基复合材料 在复合工艺和材料性能方面做了大量的研究 ,其性 能和工艺已逐步走向成熟 。而镁基复合材料受到制 约的主要因素在于纯镁易于燃烧 ,镁合金成本较高 。 随着近年来技术的进步 ,镁合金价格的下降 ,且镁基 复合材料的重加工 、回收性能好 ,具有极好的切削加 工性能 ,较好的耐磨性 、耐高温性 ,将是今后现代工 业产品应用增长速度最快的金属材料[1~3] 。
Abstract : A review on the research development in magnesium matrix composites is summarized , which includes reinforcing parti2 cle ,principal forming process and interface study. Reinforcing particle includes SiC , C , B4C , Al2O3 , Al18B4O33 and TiC . The mat2 ters needing attention are pointed out. Furthermore , the tendency of study and development in the future is approached from different aspects. Several key points in magnesium matrix composites are introduced. Key words : magnesium matrix composites ; reinforcing particle ; forming process ; interface
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粉末冶金法
• 粉末冶金法是把均匀混合的陶瓷颗粒或者增强纤维与微细 纯净的镁合金粉末进行机械混合,排列以后,在模中压制, 然后加热至合金两相区进行烧结,使增强物与镁基体聚集 成一体形成镁基复合材料的方法。 • 粉末冶金法制备镁基复合材料的优点主要在于制备过程 中基体纯镁或者镁合金不必经过全熔的高温状态,因而能 避免铸造法带来的诸如镁合金强烈氧化,基体与增强物界 面处发生过量反应等问题,且增强体颗粒在基体内分布均 匀,从而赋予镁基复合材料更高的综合性能。而且粉末冶 金法对增强体类型没有限制,可以任意改变增强物与基体 的配比,制得高体积分数增强相的镁基复合材料。缺点是 粉末冶金工艺设备复杂,成本较高,不易制备形状复杂的零 件,而且在生产过程中存在粉末燃烧、爆炸等危险,不易大 规模工业化生产。适宜在实验室中使用。
重熔稀释法
• 重熔稀释法(Remelting and Dilution,简称 RD)作为 一种原位生成技术,已经在镁基复合材料的制备中使用
• 反复塑性变形法
• 反复塑性变形(Repeated Plastic Working,简称RPW) 是 Kondoh 等人提出的一种非平衡加工技术。在材料制备 过程中,将增强相颗粒与基体材料混合均匀后,用不同的 压头交替进行压缩与挤压,经多次塑性变形后,坯体通过 固相反应可以制备原位反应生成的强化相微粒子增强的高 性能复合材料。压缩过程中,由于粒子的相对流动而互相 混合、均匀分散;挤压过程中,基体与添加粒子受剪切力 作用被细化。反复进行压缩与挤压,便可达到了晶粒细化 与均匀分散的双重效果。
以镁合金为基体的复合材料 国家重点研究院校
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 金属基复合材料国家重点实验 使上海交大走在金属基复合材料研究 的前列
存在的问题
• 镁基复合材料的复合机理、界面强化机理等基础 研究还不够充分;复合材料的制备工艺还有待于 改进和完善。 • 增强相和基体的性能还需进一步提高,目前常用 的基体合金都存在着某些不足,比如AZ91D 合金 虽然抗拉强度、压铸性能及抗腐蚀性能不错,但 抗蠕变性能不够理想。AS41B 合金抗蠕变性能不 错,但强度、硬度不尽如人意。所以发展新型的 具有优良性能的基体合金对复合材料的发展有重 要意义。镁材料的腐蚀现象严重,电化学腐蚀及 应力腐蚀现象尤为突出,杂质元素、晶粒细化和 热处理等对其腐蚀影响规律的研究报道还不够。
以镁合金为基体复合材料的优点
• 镁基复合材料是继铝基复合材料之后的又一具有 竞争力的轻金属基复合材料, 在某些方面其性能 甚至超过了铝基复合材料。 • 1.低密度(<1.8X103kg/m3,仅为铝或铝基复 合材料的2/3 左右) • 2.高比强度和比模量 • 3.良好的耐磨性、耐高温性、耐冲击性、优良的 减震性能 • 4.良好的尺寸稳定性和铸造性能 • 5.具有电磁屏蔽和储氢特性等, 是一类优秀的结 构与功能材料, 也是当今高新技术领域中最有希 望采用的复合材料之一
• (6)镁基复合材料回收和再利用技术。这是应环 保及可持续发展要求而必须面对的新型课题。 • (7)在汽车工业中,镁压铸件的加工、循环再 生和铸造方面较铝有很大的技术优势,而且用镁 可以代替汽车上的特种塑料,因此,原位颗粒增 强镁基复合材料在汽车工业具有潜在的应用前 景和广阔的市场 • (8)镁基复合材料的智能化设计。
各种增强体的特点
• 长纤维增强金属基复合材料性能好,但造 价昂贵,不利于向民用工业发展,另外其 各向异性也是阻碍因素之一. • 颗粒或晶须等非连续物增强金属复合材料 是各向同性的,有利于进行结构设计,可 以二次加工成型,可进一步时效强化,并 具有高的强度,模量,硬度,尺寸稳定性, 优良的耐磨、耐蚀、减振性能和高温性能, 已日益引起人们的重视。
• 增强相 增强相选择要求与铝基复合材料大致相同, 都要求物理、化学相容性好,润湿性良好, 载荷承受能力强,尽量避免增强相与基体合 金之间的界面反应等。常用的增强相主要有 纤维增强、晶须增强和颗粒增强。如C 纤维、 Ti 纤维、B 纤维,Al2O3 短纤维,SiC 晶须, B4C 颗粒、SiC 颗粒和A12O3 颗粒等。
• (3)超轻系镁基复合材料的研究。进一步研 究开发应用于航空航天结构件等方面的超 轻系镁基复合材料,Mg一Li基复合材料是首 选材料并将成为研究热点。 • (4)颗粒增强镁基复合材料热力学及动力学 的计算机模拟技术将成为研究热点之一; • (5)镁基功能复合材料的开发利用。尤其是 镁基储能材料的研究开发将会更加深入。
薄膜冶金法
• 薄膜冶金法是表面处理方法,首先制备镁基体薄膜, 然后在薄膜表面涂敷一层增强体,然后进行挤压变 形和热处理,使增强体和基体紧密结合在一起形成 镁基复合材料。 • 薄膜冶金法制备的镁基复合材料的增强相与基体 主要靠机械粘合,界面结合较差,另外制备工艺复 杂,所有操作均需在惰性气体保护下进行,设备要 求条件高,成本高。而且薄膜冶金法对增强体的种 类有限制,只能选择和基体有良好润湿性的增强体 材料才能形成结合良好、没有显微裂纹的薄膜复 合材料,工艺比较复杂,工艺过程比较长,在实际的 应用中有很大的困难
• ③以碳纤维复合材料为代表的先进复合材 料自诞生40多年来技术发展日益成熟,特 别是各种低成本制造技术的出现,为扩大 应用提供了前提条件; • ④各种原材料,如钢、铝、钛等近年来均 在大幅涨价,唯有先进复合材料总趋势是 在不断降价,使其应用更具有了竞争性。
以镁合金为基体的复合材料的特点
• 组成
自蔓延高温合成法
• 自蔓延高温合成技术 ( SelfpropagatingHigh-temperature Synthesis,简称 SHS)是将含有两种或两 种以上物质的混合物压坯的一端进行点火 引燃使其发生化学反应,仅依靠化学反应 放出的热量蔓延引起未反应的邻近部分发 生燃烧反应,直至整个坯料反应结束,其 反应的生成物一般为陶瓷或金属间化合物, 尺寸可达亚微米至微米级。
半固态搅拌熔铸法
• 半固态搅拌熔铸法就是靠桨叶旋转产生的机械搅 拌作用使半固态镁基体合金熔体形成涡流来强制 引入增强颗粒,在增强颗粒与先凝固的金属晶粒混 合均匀后再升温浇铸,凝固后得到复合材料的方法。 • 半固态成型可以减少宏观偏析,使陶瓷颗粒在基体 内分布均匀,降低凝固收缩和成型温度,很大程度 上降低了镁在高温下的氧化烧损,减小危险性 [11,12]。而且该工艺可以进行连续操作,有希望 用于大规模工业生产,但是现在半固态设备要求复 杂,成本高,且镁基复合材料的半固态工艺不成熟, 限制了半固态成型方法的广泛应用。
• (1)低成本制备技术的开发。原位生成的陶瓷颗粒 增强相具有表面无污染、良好的界面相容性和高 结合度等传统工艺不具备的特性,因此,借鉴目前 原位内生颗粒增强铝基复合材料较为成熟的制备 技术来探索原位内生颗粒增强镁基复合材料,尤其 是改善界面结合行为,结合自发浸渗的原位合成技 术来获得近终成型的镁基复合材料 • (2)增强体的选择。采用超细增强体(如亚徽米、 纳米增强体),研究其制备的关键技术,即增强体的 分散性和基体界面的相容性,从而在提高强度的同 时细化晶粒、提高塑性以获得优良综合性能的材 料。
• 此外,材料的回收性能也是制约镁基复合 材料应用的一个重要问题,镁基复合材料 由于本身的结构特性,使得它的回收再利 用难度很大,这也极大制约了它的进一步 应用。因此如何开发一种科学适用的回收 体系,充分利用材料并有利于环境保护, 也是镁基复合材料研究领域的一大热点。
展望
• 从目前发展趋势看, 简化现有制备工艺、 改善成形性以降低制备成本是发展 以镁合金为基体的复合材料的攻克点,从而 能实现大规模的商业化。以下几个方面将 会成为今后的研究热点 :
我国以镁合金为基体的复合材料的 研究现状
• 我国结合国防军工及高技术发展的需要,开展了颗粒与 纤维增强镁基复合材料的研发,已有较好的研究基础。 在镁基复合材料的复合和成形技术研究方面,已基本掌握 精密铸造、挤压成形、超塑成形、搅拌铸造、真空压力浸 渍等技术,并达到了国际先进水平。在铸造法制备颗粒增 强镁基复合材料的研究方面,我国已解决复合材料铸造成 形中存在的一些问题,如气孔、夹杂缺陷等,并可以浇注复 杂的薄壁铸件。已成功浇注了精密铸件,制成了颗粒增强 镁基复合材料飞机液压分油盖、卫星遥感镜身和镜盒,并 获得了应用。火箭用延伸喷管动作筒的应用研究也取得了 较大进展。一些民用品如摩托车轮毂等也通过了试车。
以镁合金为基体的复合材料 的应用及发展现状 应用
• 镁基复合材料的应用从近期发展看,镁基复合材料 并没有大规模地应用于常规结构件中,但它们在航 空航天和汽车电子工业中的众多构件方面有着广 阔的应用及前景。
车身构架使用轻量化材料
EOS 6D镁合金机身骨架,机顶采用 高级复合材料
Hale Waihona Puke 三星900X3A-A01的侧面 外壳铝镁合 金材质 笔记本的重量仅为1.350千克
DMD 法
• DMD 法(Disintegrated Melt Deposition)是 Gupta等人 提出的,先将基体与增强体颗粒在氩气保护下加热熔化并 过热,然后将过热处理的镁熔体搅拌均匀, • 由两个氩气喷嘴将射流均匀地喷射沉积到底部的基板 • 上制备复合材料。 • 用 DMD 法制备的复合材料基体与增强相之间的 • 界面良好,增强相在基体里分布均匀,起到显著的晶 • 粒细化作用,极大限度地抑制了孔洞的产生,是一种 • 新型而有效的镁基复合材料的制备方法。
材料制备
• 由于镁的熔点与铝相近,镁基复合材料的制备工 艺与铝基复合材料相似。纤维、颗粒、晶须增强 镁基复合材料的制备方法主要有搅拌铸造、挤压 铸造以及粉末冶金,除了这些传统的制备方法以 外,近年还出现了机械合金化、熔体浸渗、DMD 法、自蔓延高温合成法、重熔稀释法、反复塑性 变形等新型制备方法。
• 镁基复合材料主要由镁合金基体、增强相和基体 与增强相间的接触面——界面组成。 • 基体 • 常用基体合金目前主要有:Mg-Mn,Mg-A1,MgZn,Mg-Zr(锆),Mg-Li 和Mg-Re(铼),此外, 还有于较高温度下工作的2 个合金系Mg-Ag 和 Mg-Y(钇)。镁基复合材料根据其使用性能选择 基体合金。侧重铸造性能的,可选择铸造镁合金 为基体;侧重挤压性能的,则一般选用变形镁合 金。