基于分子动力学镁合金塑性变形机制的研究进展

镁合金表面处理国内外研究应用现状

材料科学基础

挤压铸造技术的最新发展

学院名称：材料科学与工程学院

专业班级：

学生姓名：

学号：

指导教师：张振亚

2014 年 6 月

摘要：介绍了国内外镁合金表面处理的最新研究进展，其中包括化学转化、自组装单分子膜、阳极氧化、电镀与化学镀、液相沉积与溶胶凝胶涂层、气相沉积、喷涂、激光熔覆合金技术等，并对镁合金表面处理的发展趋势作了展望。

关键词：镁合金表面处理涂层

引言

镁是金属结构材料中最轻的一种# 纯镁的力学性能很差。但镁合金因体积质量小、比强度高、加工性能好、电磁屏蔽性好、具有良好的减振及导电、导热性能而备受关注。镁合金从早期被用于航天航空工业到目前在汽车材料、光学仪器、电子电信、军工工业等方面的应用有了很大发展。但是镁的化学稳定性低、电极电位很负、镁合金的耐磨性、硬度及耐高温性能也较差。在某种程度上又制约了镁合金材料的广泛应用，因此，如何提高镁合金的强度、硬度、

耐磨、耐热及耐腐蚀等综合性能，进行适当的表面强化，已成为当今材料发展的重要课题。

镁合金是最轻的金属结构材料之一，密度仅为1.3g/cm3 ~ 1.9

g/cm3，约为Al 的2/3，Fe 的1/4。镁合金具有比强度高，比刚度高，减震性、导电性、导热性好、电磁屏蔽性和尺寸稳定性好，易回收等优点。以质轻和综合性能优良而被称为21 世纪最有发展潜力的绿色材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子通讯等各个领域。但是镁合金的化学和电化学活性较高，严重制约了镁合金的应用，采用适当的表面处理能够提高镁合金的耐蚀性。

Mg–Gd–Y–Zn 稀土镁合金应变调节机制研究

第14卷第6期精密成形工程 2022年6月 JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING 1

收稿日期：2021–10–20 基金项目：国家自然科学基金（51775135）作者简介：韩艳彬（1970—），男，博士，高级工程师，主要研究方向为镁铝合金在航空航天领域的轻量化应用。通讯作者：蒋少松（1978—），男，博士，研究员，主要研究方向为轻质合金的超塑成形及应用。 Mg–Gd–Y–Zn稀土镁合金应变调节机制研究

韩艳彬1，蒋少松2，李阳2

（1.中航西安飞机工业集团股份有限公司，西安 710089；

2.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院，哈尔滨 150001）

摘要：目的在微观尺度上研究Mg–5.4Gd–1.8Y–1.5Zn合金的应变调节机制。方法将拉伸试样变形至应变

为6%，采用基于互相关分析的高分辨EBSD技术测量材料内部的刚体转动张量以及几何必需位错密度。结

果 Mg–Gd–Y–Zn合金主要由基面位错以及锥面位错调节应变，即使在软取向晶粒内，锥面

位错也会大量出现。当发生基面–基面位错的滑移转移与基面–锥面位错的滑移转移时，相邻两晶粒滑移系

之间的Luster–Morris因子很高（>0.78）。结论随着不同滑移系施密特因子的升高，晶粒内的位错密度逐渐

降低。这一反常现象可以归因于硬取向晶粒变形需消耗更多的应变能，而这部分应变能以位错密度的形式

储存在晶粒内。

关键词：应变调节；稀土镁合金；HR–EBSD；滑移转移；位错密度

DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2022.06.001

中图分类号：TG146.2+2 文献标识码：A 文章编号：1674-6457(2022)06-0001-09

Precise Measurement of Strain Accommodation in a Mg-Gd-Y-Zn Alloy

mg17al12相影响铝合金-镁合金连接区内裂纹萌生与扩展的原子尺度计算研究

本研究采用分子动力学方法，对mg17al12相(常用的Al3Mg2相)在铝合金-镁合金连接区内的裂纹萌生和扩展进行了原子尺度的计算研究。主要结论如下：

1. mg17al12相的存在会增强连接区内的塑性变形，同时也会提高连接区内的应力集中程度。

2. 在应力超过材料屈服强度时，mg17al12相中的晶格缺陷会引起裂纹萌生，并逐渐扩展到连接区内。

3.镁合金中的晶界和铝合金中的弱晶界也会成为裂纹的萌生和扩展路径。

4. 铝合金中的氧化物粒子和mg17al12相附近的铝原子也会成为裂纹扩展的起始点。

综上，该研究为深入理解mg17al12相影响铝合金-镁合金连接区内裂纹萌生与扩展机理提供了重要的原子尺度计算结果。同时，研究也提示了设计人员在铝合金-镁合金连接设计中需要充分考虑mg17al12相的影响，并采取相应的措施来减少裂纹萌生和扩展的风险。

AZ31镁合金组织性能的影响研究

摘要

挤压变形AZ31镁合金组织以绝热剪切条纹和细小的α再结晶等轴晶为基本特征。挤压变形可显著地细化镁合金晶粒并提高镁合金的力学性能。随挤压比的增大,晶粒细化程度增加,晶粒尺寸由铸态的d400μm减小到挤压态的d12μm(min);强度、硬度随挤压比的增大而增大,延伸率在挤压比大于16时呈单调减的趋势。

轧制变形使板材晶粒明显细化,硬度提高。AZ31合金中添加Ce,其铸态组织中能够形成棒状Al4Ce相,并能改善合金退火态组织和力学性能;添加Ce可以改善AZ31的综合力学性能。

关键词:AZ31变形镁合金;强化机制；组织；性能

1

绪论

20世纪90年代以来,作为最轻金属结构材料的镁合金的用量急剧增长,在交通、计算机、通讯、消费类电子产品、国防军工等诸多领域的应用前景极为广阔,被誉为“21世纪绿色工程材料”,许多发达国家已将镁合金列为研究开发的重点。

大多数镁合金产品主要是通过铸造生产方式获得,变形镁合金产品则较少。但与铸造镁合金产品相比,变形镁合金产品消除了铸造缺陷,组织细密,综合力学性能大大提高,同时生产成本更低,是未来空中运输、陆上交通和军工领域的重要结构材料。

目前，AZ31镁合金的应用十分广泛,尤其用于制作3C产品外壳、汽车车身外覆盖件等冲压产品的前景被看好,正成为结构镁合金材料领域的研究热点而受到广泛重视。

2 第1章挤压变形对AZ31镁合金组织和性能的影响

1.1 挤压变形组织特征及挤压比的影响作用

图1-1为动态挤压变形过程中的组织变化。动态变形过程大致分为3个区域:初始区、变形区和稳态区，分别对应着不同的组织。图1-1a为初始区挤压变形前的铸态棒料组织。由粗大的α-Mg树枝晶和分布其间的α-Mg+Mg17Al12共晶体组成,枝晶形态十分发达，具有典型的铸造组织特征。晶粒尺寸为112~400μm。图1-1b为变形区近稳态区组织。图中存在大量无序流线,流线弯曲度大、方向不定且长短不一，显然这种组织特征是在挤压力作用下破碎的树枝晶晶臂(α固溶体)发生滑移、转动的结果。

Mg-Gd系镁合金的研究进展

98材料导报:综述篇20O9年6月(上)第23卷第6期

Mg-Gd系镁合金的研究进展

孙明h,吴国华,王玮,侯正全.,陈斌.,丁文江h (1上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心,上海200240;2上海交通大学

金属基复合材料国家

重点实验室,上海200240;3上海航天精密机械研究所,上海201600)

摘要Mg-Gd系镁合金由于具有高比强度,优良的室温强度和抗蠕变性能而成为研

究的热点.介绍了其合

金化基础,组织特性;总结了主要稀土合金元素,非稀土元素的影响作用,包括

Gd,Y,Nd,La,Ce,Mn,Zr,Zn,Ag等;

讨论了合金系的时效行为.在综述国内外研究现状的基础上,对其未来发展进行了

展望.

关键词Mg-Gd镁合金时效 ResearchProgressofMg-GdAlloy

SUNMing,WUGuohua,WANGWei,HOUZhengquan.,

CHENBin..DINGWenjiang'

(1NationalEngineeringResearchCenterofLightAlloyNetForming,ShanghaiJiaotongUni

versity,Shanghai200240;

2StateKeyLaboratoryofMetalMatrixComposites,ShanghaiJiaotongUniversity,Shangha

i200240;

3ShanghaiInstituteofAerospacePrecisionMachinery,Shanghai201600)

AbstractItisreportedthatMg-Gdalloysbecomepopularinrecentyearsbecauseofhighspecif

icstrengthat

bothroomandelevatedtemperaturesandgoodcreepresistance.Thealloyingbasisandmicro

lpso相分布对镁合金__解释说明以及概述

lpso相分布对镁合金解释说明以及概述

1. 引言

1.1 概述

镁合金作为一种轻质高强度材料，具有重要的应用前景。然而，研究表明镁合金在实际应用过程中存在着一些问题，例如低塑性、低刚性和容易产生晶粒退化等。为了解决这些问题并提高镁合金的综合性能，人们开始研究利用LPSo（Lave-Phases Separation）相分布来进行镁合金的改性。

1.2 文章结构

本文将按照以下顺序进行叙述：首先介绍LPSo相分布的解释说明（第2节），包括什么是LPSo相分布以及LPSo相对镁合金性质的影响，讨论LPSo相分布的测试与表征方法；接着探讨镁合金对LPSo相分布的响应研究（第3节），包括LPSo相分布对镁合金力学性能的影响、影响LPSo相形成与消失的因素以及镁合金中LPSo相形成机制研究进展；随后介绍了镁合金中LPSo相分布的应用和前景展望（第4节），包括LPSo相分布在镁合金强化改性中的研究进展、LPSo相变对镁合金工艺处理和热处理工艺优化的影响，以及镁合金中LPSo相分布在可持续发展材料领域中的前景展望；最后进行结论与总结（第5节），概括文章的主要观点和研究成果。

1.3 目的

本文旨在系统地介绍LPSo相分布对镁合金的影响及其应用前景，通过分析现有文献和研究进展，总结其中关键问题，并提供未来研究方向和发展趋势。这将为相关领域的科学家和工程师提供深入了解LPSo相分布对于镁合金性能调控以及相关应用领域发展的参考依据。

2. LPSo相分布的解释说明

2.1 什么是LPSo相分布

LPSo相分布是指在合金中形成的局部化沉淀区域，其中包含有低融点(eutectic)固相(LPSo相)。LPSo相在合金中以特定排列方式存在，通常呈现为颗粒状或条带状结构。这些沉淀区域与基体之间会产生界面结合，因此对于提高材料的强度和硬度具有重要作用。

2.2 LPSo相对镁合金性质的影响

镁及镁合金的研究现状与进展

张高会　张平则　潘俊德(太原理工大学表面工程研究所,太原　030024)

摘　要:文献综述了镁及镁合金的性能特性,镁合金的合金系列,国内外镁合金的研究现状,镁合金表面处理的各种方法以及镁合金在航空航天、汽车工业、电子工业及民用各个领域的广泛应用,展望了镁合金的应用前景。

关键词:镁　镁合金　表面处理

ResearchandDevelopmentsofMagnesiumandMagnesiumAlloys

ZHANGGaohui　ZHANGPingze　PANJunde(ResearchInsistuteofSurfaceEngineeringofTaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan　030024)

Abstract:Thepropertiesofmagnesiumanditsalloy,aseriesofmagnesiumalloyandtherecentprogressinourcountryandabroadhavebeenrespectivelysummarizedinthisarticle.Besidesthose,avarietyofsurfacetreatmentmethodsofmagnesiumalloyandthewideapplicationsinthefieldsofaviation,automobileandelectronicindustrieswerealsoincluded.Intheendthedevelopmentpros2pectwereviewed.

Keywords:magnesium,magnesiumalloys,surfacetreatment 随着21世纪的到来,保护环境,实现可持续发展,已经成为世界各个国家共同关心的问题。合理使用、节约和保护资源,提高资源的利用率,从传统的高消耗模式向可持续发展模式转变,也已经受到社会各界的普遍重视。镁及镁合金作为轻金属材料中的一个非常重要的金属材料,其开发、利用的水平高低对材料学科本身的发展及对社会的发展都有一定的意义。1　镁镁,原子序数12,原子量241305,为碱土金属中最轻的结构金属。1808年英国化学家戴维通过电解氧化镁和氧化汞的混合物,制得镁汞齐,蒸出其中的汞后,析出金属镁。1828年法国科学家比西用金属钾还原熔融的无水氯化镁得到纯镁。镁在地壳中的含量约215%,是第8个最丰富的元素。镁的化合物很丰富,有呈固体沉积物的,也有的在地表水溶液中。但绝大部分镁是储存在海洋里,海洋里的镁含量是0113%,其供应量是无限的,且含量均匀,可用高标准化的方法提取,海水是现今镁的主要来源。镁也存在于人体和植物中,它是叶绿素的主要组分,人体内到处都有以镁为催化剂的代谢系统,约有一百个以上的重要代谢必须靠镁来进行,镁几乎参与人体所有的新陈代谢过程,人类的许多疾病都与镁的含量有关,如脑血管病、高血压病等[1～3]。镁为银白色金属,密集六方晶格,无同素异构转专题:技术物理科学世界科技研究与发展 2003年2月

镁合金孪晶界面迁移-概述说明以及解释

1.引言

1.1 概述

在镁合金的研究领域中，孪晶界面迁移是一个备受关注的话题。孪晶界面是在晶粒内部形成的小范围内的晶界，其在材料的性能和微观结构等方面具有重要影响。孪晶界面迁移是指这些界面在材料中移动和变化的过程，对材料的力学性能、疲劳性能和蠕变性能等都有着重要影响。本文将探讨镁合金孪晶界面迁移的定义、影响因素、研究方法等方面，旨在深入了解这一现象，并对未来的研究提供一定的启示。

1.2 文章结构

本文主要包括引言、正文和结论三个部分。在引言部分中，将对镁合金孪晶界面迁移进行概述，介绍文章的结构并阐明研究的目的。在正文部分，将详细讨论镁合金孪晶界面的定义、孪晶界面迁移的影响因素以及研究方法。最后，在结论部分将对镁合金孪晶界面迁移的启示进行总结，并探讨研究的局限性和未来展望，最终对研究成果进行总结。整个文章结构清晰，逻辑性强，有助于读者全面了解镁合金孪晶界面迁移的研究情况和重要性。

1.3 目的

本文旨在通过对镁合金孪晶界面迁移进行深入研究，探讨孪晶界面迁移的影响因素和研究方法，为进一步优化材料设计和加工工艺提供理论依据。通过对镁合金孪晶界面迁移的分析，可以更好地理解材料内部结构的演变规律，为提高镁合金的性能和延长材料寿命提供指导。同时，本文还将探讨镁合金孪晶界面迁移研究的局限性和未来发展方向，为相关领域的研究工作提供参考。通过本文的研究，将进一步推动镁合金孪晶界面迁移研究的发展，为材料科学领域的发展做出贡献。

2.正文

2.1 镁合金孪晶界面的定义

镁合金孪晶界面是指在镁合金中出现的两个晶粒之间的特定界面，其中一个晶粒相对于另一个晶粒有一个固定的旋转关系。这种特殊的晶界结构使得晶界处存在特定的原子排列方式，从而影响着材料的性能和力学行为。

镁合金孪晶界面的定义还包括界面的形貌和结构，例如晶界的类型（如晶格错、位错、位移等）以及孪晶晶界的导向性。孪晶界面在镁合金中具有重要的意义，因为它们可以影响材料的强度、塑性和耐蚀性等性能。

变形镁合金板料塑性成形性能研究概述

文献资料综述

变形镁合金板料塑性成形性能研究概述

摘要：由于镁合金板材的冲压产品具有较好的力学性能和表面质量而成为镁合金材料应用的一个趋势。关于板料成形性能，国内外已经进行了很多这方面的研究，如理论上的研究和数值模拟研究以及试验方面研究，也取得了许多重要的试验数据和理论成果，在生产实际中发挥了很重要的作用。本文将从变形镁合金、镁合金塑性成形理论、板料成形性能方法和实验研究现状等几方面进行简要概述。

关键词：变形镁合金塑性成形理论板料成形性能

Abstract：Product of wrought magnesium alloy sheet will be a trend of the use

of it because of it’s excellent mechanic property. As for the sheet metal forming

properties，various kinds of research has been done home and abroad using theoretical

numerical simulation and formability experimental physical simulation，therefore a lot

of important experimental data and theoretical results has been obtained and plays

important roles in the production. This article gives a brief introduction of the

wrought magnesium alloy , plastic deformation theory of Mg alloys , method and

密排六方金属{101-2}形变孪晶长大机制的研究进展

涂坚;周志明;柴林江;黄灿

【期刊名称】《中国有色金属学报》

【年(卷),期】2015(025)009

【摘要】利用{101-2}孪晶结构调控镁合金织构和组织,可作为开辟一条低成本生产高性能镁合金的路径.探索{101-2}形变孪生新的特点和规律,揭示{101-2}孪生变形的物理本质是利用{101-2}孪生变形调整镁合金组织和性能的关键.对国内外学者应用孪生晶体学理论、分子动力学计算机模拟和透射电镜等研究手段探索{101-2}形变孪晶长大机制进行综述.重点对{101-2}孪晶界面精细结构以及{101-2}孪晶长大机制(孪生位错剪切机制和曳步机制)进行总结与评述.针对目前国内外学者在{101-2}孪生机制中存在的重大争议,有必要丰富实验研究及计算机模拟结果,进一步探索{101-2}孪生长大机制,从而为利用{101-2}孪晶调控镁合金力学性能的研究奠定理论基础.

【总页数】9页(P2317-2325)

【作者】涂坚;周志明;柴林江;黄灿

【作者单位】重庆理工大学材料科学与工程学院,重庆400054;重庆理工大学重庆市高校模具技术重点实验室,重庆400054;重庆理工大学材料科学与工程学院,重庆400054;重庆理工大学重庆市高校模具技术重点实验室,重庆400054;重庆理工大学材料科学与工程学院,重庆400054;重庆理工大学重庆市高校模具技术重点实验室,重庆400054;重庆理工大学材料科学与工程学院,重庆400054

【正文语种】中文【中图分类】TG111.21

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