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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。
同时进一步的探讨SLM制造镁合金的工艺-显微组织-腐蚀性能之间的关系。尤其是SLM制造镁合金的腐蚀性能,直到今天,研究的尚不多。而镁合金的腐蚀性能的研究是限制镁合金应用的一个关键环节。为了充分发挥AM制造镁合金的优势和发挥出镁合金性能的优势,非常有必要采用AM技术制造镁合金来弥补现阶段的研究短板。因此,本文报道了SLM技术制造WE43镁合金棒的显微组织、电化学性能和腐蚀性能。相应地热等静压和热处理后的显微组织、电化学行为好腐蚀行为也进行了比较研究。
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。
喷涂基板材料为AZ91及WE43镁合金。为实现铁基非晶涂层和镁合金基体的有效结合,在涂层与基体之间添加一层Ni60中间层,其维氏硬度为600~720HV0.2。
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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