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highspirit

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[资源] 重要材料：镁合金的应用共性基础问题

本人新虫，希望多给好评阿。

1 目的和意义

目的：1）探讨充分发挥和利用镁合金的潜力；2）提出有关工程应用及可靠性设计的共性基础问题；3）提出有关镁合金的应用开发及应用技术问题；4）提出建立镁合金数据库的相关内容。

意义：1）镁合金开发的理论指导；2）镁合金应用可靠性的基础；3）提升国内外核心竞争力的基础技术水平；4）我国镁业做大做强及可持续发展的技术后盾。

2 如何发挥镁合金性能优势和潜力问题

1. 合金的比刚度(E/γ)，比强度(σb /γ)高,但是镁的弹性模量比铝，钢低得多，如何提高其刚度？

通过镁的合金化或热处理？可行么？

通过构件的结构设计（规范）？

2. 镁合金的屈服强度（σs）比铝低。

提高δs的合金化及热处理等技术手段是什么？

解决问题的结构设计？

3. 铸造的镁合金的屈强比（σs/σb）低，≤50-60%，不利于其强度潜力的发挥，提高σs/σb到70-85%的合金化和工艺手段又是什么？

4. 如何发挥镁的强度潜力，开发超高强度镁合金金问题。

为了满足航天和飞行器减轻重量的需要，发展超高强度（σs≥250MPa，σb≥500 MPa）镁合金的
学术思路及技术途径是什么？

5. 镁合金的塑性，冲击韧性都比铝低、改善塑性、韧性的变革性学术思想及技术途径是什么？

6. 有好些技术资料都说“镁合金的一大优势是能够承受冲击载荷”此言是否准确？是否安全？

请看：铸造镁合金的延伸率：δ5 2-10%;冲击韧性aK 0.2-0.9kgm/cm2

7. 的确镁合金很合适制造飞机起落架和轿车轮箍，有很强的承受冲击振动能力，然而它的作用机制如何？
镁合金轮箍的可靠性设计判据是哪些？

8. 镁合金有无低温脆性？值得研究澄清，回答这一十分重要的工程安全问题。

9. 如何解决镁合金金缺口敏感性大的问题？解决的思路和技术途径是什么？

注：铸性镁合金的缺口冲击韧性下降1-5 倍；ZM(Mg-Zn-Zr) σ-1=62; σ-1H=42;疲劳缺口系数1.48。

10.镁合金的表面光洁度问题。

有的资料认为“镁合金具有优良的切削加工性能，不需要磨削和抛光，即可得到光洁的表面，就疲劳缺口敏感性而言，此话值得商榷，经实验证实，如果镁合金表面不抛光，可使其疲劳强度明显下降。

11. 如何解决镁合金的尺寸敏感性问题。

已有的实验表明；ZM5 镁合金经T4 处理后的铸件厚度由15mm增大到60mm时， σb几乎下降一半，而延伸率δ5则由10%下降到2.5%即下降四倍，这种情况下合金的疲劳强度也会明显下降，如何减少镁合金的尺寸效应？

压铸镁合金，形变镁合金的尺寸敏感性又如何？

12. 如何解决镁合金的热疲劳倾向问题。

镁的另一个缺点是热膨胀系数较大，超过铁的一倍，也高于铝，在高温下，镁的膨胀系数增大，且镁合金的刚度下降很多，这些材料物理参数变化，预示着镁合金内部容易引起较大的热应力，容易产生热疲劳。如何预防？

13. 如何发挥镁的高温强度潜力？

开发高温（＞200-300℃）耐热镁合金的学术思路和技术途径是什么？

14. 关于镁合金抗腐蚀性全面评价问题

镁合金最大的缺点是抗腐蚀性差。在潮湿大气，海水，有机酸，甲醇等介质中抗腐蚀性比铝合金差，这就要求开发耐腐蚀镁合金及表面防腐技术。

镁合金的应力腐蚀敏感性低于铝合金，但是大多数镁合金都会发生应力腐蚀。往往以牺牲合金强度为代价来改善其应力腐蚀抗力，目前有关耐应力腐蚀镁合金以及应力腐蚀安全设计Kiscc 数据研究发表不多。

镁合金可与石油、汽油、液体燃料接触

镁合金可以防止高真空臭氧腐蚀

15. 镁合金不会发生晶界腐蚀吗？

有资料认为：“与铝合金不同，镁合金对晶界腐蚀是免疫的”此点有待进一步实验考证。

16. 镁合金的疲劳强度有多少潜力可挖？

ZM1 疲劳试棒表面滚压强化

未滚压前：σ-1=62 σ-1H=42MPa

滚压后： σ-1=84 σ-1=119MPa σb=245 MPa

这一研究成果如何在工程中应用？

17. 镁合金的低周应变疲劳寿命如何？

此问题研究报导极少，可又是镁合金可靠性评估的判据。

18. 镁合金裂纹体断裂力学判据的数据积累问题

KIc；JIc；JId；KIscc；

da/dn；△Kth

19. 镁合金抵抗复合失效的性能如何？

例如：

发动机缸体罩盖可能因高温蚀变和热疲劳交互作用而产生复合失效。

镁合金可能因腐蚀与疲劳交互作用而复合失效。

其他复合失效及预防

20. 美国军方研究结果表明：“镁合金作为航天器和飞行器用材料的的另一个优点是，可以防止短电磁波和高能粒子和流星体的轰击。”

这就需要研究“镁合金的冲击波动态力学响应和高速形变动态断裂问题”

21. 关于发挥镁合金的电磁波屏蔽特性问题。

屏蔽能力，什么电磁波频段？

屏蔽效能，多少dB（分贝）

镁合金化后的屏蔽能力如何？

22. 关于发挥镁合金的阻尼特性问题。

纯镁有很高的振动阻尼性能与灰口铸铁相同，但强度很低,σb=98 MPa

铸造镁合金如ZM5 的σb可达230 MPa但阻尼性能低。

需要研究镁的合金化及组织设计与阻尼性能的内在关系，开发高阻尼高强度镁合金。

23. 如何发挥镁合金的贮氢特性的优势。

目前国内外研究的五类贮氢合金中A2B型镁系贮氢合金的理论贮氢量和实际放氢量最高，分别为7.6wt%和6.1 wt%。

镁系贮氢合金实际工业应用前景如何？

最大的瓶颈技术问题如何解决？

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