来源:上海隆司新材料科技有限公司 时间:2025-03-18 03:13:47 [举报]
镁稀土合金是通过添加稀土元素,如Gd、Y、Nd等,利用其形成的高温稳定相,以及在镁合金中的固溶度变化,通过固溶强化、弥散强化、时效沉淀强化及细晶强化来提高镁合金的力学性能,特别是高温力学性能,形成的高温稳定相在高温条件下可有效钉扎合金显微组织晶界,从而获得远普通镁合金的耐热性能和使用温度范围。
常用镁稀土合金的应用:如WE43、VW94常用变形镁合金,WE43室温强度达340MPa,250℃高温强度可达275MPa,主要用于卫星支架、横梁,导弹的壳体及舱内结构件等,中铝轻研合金已实现批量生产。
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。
美陆军实验室与中佛罗里达大学开展合作研究,对WE43镁合金的增材制造工艺进行了优化。WE43是一种高强度、高抗蠕变的铸造镁合金,可在300℃的温度下使用,具有良好的机械性能和的耐腐蚀性,但该材料以往难以成功实现3D打印。研究人员通过优化激光粉末床熔化工艺,成功获得了全致密(>99%)的3D打印件,并通过改变单元晶格类型、支杆直径和单元晶格数量,研究了24种不同微晶格的结构、压缩属性和断裂模式。该实验室还将进一步评估WE43的高应变率和弹道性能,寻找适合的应用并开展演示验证,如超轻无人机系统和无人车辆组件。该研究有望推动武器系统轻量化,减轻士兵负担,提高燃料效率,提升任务效能。
WE43C试样置于含不同Cl¯浓度的0.1 M NaOH溶液中,试样电位变化情况如图3所示。未进行热处理的EV31A试样在含80 ppm Cl¯的NaOH溶液中浸泡13天后断裂失效,而在含100 ppm和200 ppm Cl¯的溶液中,试样未发生断裂,且在试样弯曲区域(应变区域)未发现任何裂纹。未进行热处理的WE43C试样在含80 ppm、100 ppm和200 ppm Cl¯的溶液中电位相近,试样表现出相似的应力腐蚀开裂抗性。当溶液中不含Cl¯时,未进行热处理的U型EV31A和WE43C试样在0.1 M NaOH溶液中浸泡21天后,两种合金的电位相近,表面存在稳定的薄膜,未观察到裂纹。Cl¯浓度增加,但合金对应力腐蚀开裂的敏感性并未发生明显变化。因此,镁稀土合金的环境腐蚀开裂行为由其表面膜层的稳定性决定,在含80 ppm Cl¯的0.1 M NaOH溶液中的裂纹萌生与合金表面膜层的破裂和阳极溶解有关,裂纹的扩展则可能受氢吸附诱导位错发射机制影响。
FLD实验的困难和费时特性要求对FLD进行数值测定。M-K理论是计算成形极限的的不稳定性理论之一,并在多年来得到进一步发展。结合M-K理论的结晶塑性方法被广泛应用于面心立方(FCC)和体心立方(BCC)板材的成形极限分析。热变形中的DRX建模已经有了一些研究,这些研究通过耦合晶体塑性集成了力学响应、微观组织演变和织构发展的模拟。在他们的工作中,也实施了伴随DRX的超塑性机制,并评估了WE43合金在550 K以上由大量非常小的核引起的另外明显的应力软化。然而,到目前为止,基于晶体塑性的FLD预测还没有将DRX作为一个操作机制,将退火效应作为一个影响因素。
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