来源:上海隆司新材料科技有限公司 时间:2025-03-08 09:04:42 [举报]
随着我国对新一代武器装备减重的迫切需求,材料设计者不断希望得到强度、重量极轻、耐热温度更高的结构材料。由于WE43镁合金棒镁合金的高比强度优势,在航空航天和武器装备有重大的应用意义;同时部分镁合金制成的零部件还承受空间温度的变化,需要很好的耐热性。在用于制造以上零部件的材料中,镁稀土合金具有轻质、高强、耐热的综合性能特点,可以广泛应用于领域。
WE43镁合金棒耐腐蚀,高使用寿命:
真空下无熔剂熔炼,避免使用熔剂保护,也就避免了熔剂夹杂,提高了镁合金产品的机械性能、耐腐蚀性能,从而大大延长服役寿命。
WE43镁合金棒气渣含量少,成品率高:
由于真空度的存在,氢分压接近于零,镁液中气体可以自发溢出,减少镁液含气量,同时有利于减少镁合金缩松缺陷。真空下镁合金氧化大为减少,从而减少夹渣缺陷。
WE43镁合金棒降低生产成本:
稀土元素可以提高镁合金室温和高温性能,但其价格较贵,化学性质活泼,在大气下熔炼容易烧损及与熔剂反应沉降,而使其收得率大幅降低,同时由于添加熔剂,熔炼用锅底残液较多,不可回用,从而使材料成本大大增加。
我们公司采用真空无熔剂熔炼,可大大减少稀土元素的烧损,元素收得率可达95%以上,约降低材料生产成本10-20%,为客户持续创造价值。
在3D打印技术的原因方面,美国陆军除了定期与相关公司合作,也在与一些大学合作。近,中佛罗里达大学的科学家成功地3D打印了一种镁合金,称为WE43。据悉,研究人员开发这种材料并非巧合,而是出于军方的需要。美国士兵经常需要被迫携带极其沉重的包和装备,因此减轻他们的负重是有非常有必要的研究方向。不过,在WE43和粉末激光融合工艺的帮助下,美国陆军和中佛罗里达大学可能已经找到了解决方案。
直到今天,针对Mg合金的AM制造依然局限于非常少量的镁合金系统,如AZ系和ZK系以及稀土镁合金。镁合金的AM研究的发展的时间轴也表明:大多数的镁合金AM制造集中在2010年以后,包括3D打印制造复杂形状的具有特殊用途的生物器件。近的研究主要集中在AM制造WE43镁合金棒上。WE43镁合金棒 镁合金是一种Mg-Y-RE系合金。对WE43镁合金棒感兴趣的原因在于合金中含大约4wt%的Y和3%的RE(一般是混合Nd、La和Ce,同时含小于0.5wt%的Zr,Zr的作用是细化晶粒)。含稀土镁合金包括WE43镁合金棒 和WE54, 具有提高室温和高温机械性能的能力(如拉伸和蠕变)。这一性能的提高是靠形成了热稳定性比较高的金属相来实现的。与此同时,耐蚀性和铸造时的合金耐热性(燃点提高)也相应的提高。
尤其是在近的关于研究SLM制造WE43镁合金棒的显微组织以及制造复杂形状的WE43镁合金棒的研究开始做增多。代研究SLM制造WE43的制造支架(指周期性的多孔结构),并研究了在体液中的降解行为、机械性能和生物相容性。结果表明SLM制造的样品呈现出骨替代物的为的替代物特征。制备块体的WE43镁合金棒时的显微组织和机械性能并同铸造状态和粉末挤压态相比较。SLM制造出的样品拉伸强度较高。近的研究表明采用SLM制造的样品并热等静压WE43镁合金棒,开展相应的组织和性能研究。结果发现热等静压之后可以进一步的提高SLM制品的致密度。同时打印和热等静压的产品比传统铸造的WE43镁合金棒的性能要好。
纯镁由于其强度太低而很少被直接使用,在增材制造中常用镁合金按牌号分为 AZ系列(AZ31, AZ61,AZ80,AZ91),ZK系列(ZK60,ZK61),WE系列(WE43,WE54,WE93)。
AZ系列(Mg-Al-Zn)镁合金是以 Mg-Al系镁合金为基础发展而来的,适量的Zn元素添加可以提升试件的抗蠕变性能并减轻镁合金中的 Fe、Ni等杂质元素对腐蚀性能所造成的不利影响,具有均衡的力学性能和一定的耐腐蚀能力,是目前在增材制造研究中应用广泛的镁合金。
ZK系列(Mg-Zn-Zr)镁合金是在Mg-Zn系镁合金的基础上添加Zr元素发展而来,研究表明镁中添加Zr元素后可以有效的细化晶粒,且有着较强的固溶强化作用,提升镁合金的力学性能,是一种很有研究前景的生物医用材料。
WE(Mg-RE)系列镁合金属于稀土镁合金,添加稀土元素的镁合金在室温下表现出良好的抗蠕变性能和拉伸性能。然而,稀土元素成本较高,目前对增材制造的研究主要集中在 AZ系镁合金,对其他系合金尤其是稀土镁合金的增材制造研究较少,开发低成本、的稀土镁合金对镁合金增材制造的研究具有重要意义。
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