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镁合金应用问题的解决

浏览:149 发表时间:2020-06-05 09:18:18

五十年的应用实践让科学家们认识到镁应用的局限性比较明显:接触反应,差的耐腐蚀性和低拉伸强度。此外,低温成形性差,断裂韧性低,高温蠕变响应差和成本问题也是其应用的限制。

腐蚀是一个长久的问题。对于腐蚀问题,科学家们已经意识到其主要有电偶腐蚀和一般腐蚀两种情况。对于电偶腐蚀,高纯度镁合金可以通过限制Fe,Co,Ni和Cu的含量显着改善了其耐腐蚀性。对于一般腐蚀,可以通过限制镁与腐蚀性环境接触,现代解决方案主要包括电化学电镀,转化涂层,阳极氧化,气相沉积工艺,激光表面合金化/包覆和有机涂层涂层解决方案如Tagnite®阳极氧化自1996年以来,就被用在西科斯基CH53海军直升机,普惠F-22,海洋远征部队车辆(EFV)和波音阿帕奇直升机等的镁元件上。此外,美国陆军研究实验室开发了冷喷涂技术,成为一种成本效益和技术上都可行的解决方案,用于镁组件的现场修复和表面保护。除了合金设计和涂层,工程师现在还通过优化接头设计,采用绝缘金属,控制制造过程和定制维护计划来减轻腐蚀。

随着含有稀土的镁合金系列(AE,AX,AJ,WE和Elektron系列)的研究,镁合金的强度基本得到了解决。WE合金(Mg-Y-稀土)具有较高屈服强度和拉伸强度,优异的耐腐蚀性以及在高温(高达250℃)下保持其强度性能。Elektron合金,如Elektron 21和Elektron 675具有与其结构相当铝合金一样的高强度。此外,强度问题也可通过铸造和锻造领域的创新加工技术解决。触变成型,双辊铸造,快速凝固和等通道角挤压已被广泛研究,通过细化晶粒尺寸,从而增强镁合金。

镁产业链中涉及的另一重要研究领域是镁合金二次资源的综合利用和镁制品全生命周期评价。世界主要发达国家已把镁合金二次资源再生利用作为本国镁产业的重要发展方向。液态法重熔镁合金是镁合金二次资源再生利用的主要方法,但熔铸过程的阻燃保护剂涉及到具有严重温室效应的以SF6为组分的保护气体。面对这一现状,国外虽然开展了SF6替代气体的研究开发,但由于迄今难以获得与SF6媲美的保护气体,人们又把目光转向研究开发能将含SF6保护气体有效回收循环利用的技术,以便最大限度地减少SF6的排放。此外,镁制品全生命周期的生态效益评价伴随着镁合金应用领域的不断扩大已成为世界范围内镁研究的一个迫切要求。对我国而言,由于原镁生产技术的落后,其环境负荷大小不仅成为国内日益重视的环境问题,而且也受到国外高度关注。

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