材料延寿与可持续发展--镁合金选用与设计

材料延寿与可持续发展--镁合金选用与设计

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作者: 张津著

出版社: 化学工业出版社

出版时间: 2017-12

版次: 1

ISBN: 9787122308405

定价: 88.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 284页

字数: 358千字

正文语种: 简体中文

丛书: 材料延寿与可持续发展

分类: 工程技术

6人买过

本书从促进镁合金可持续发展的角度出发,全面地介绍了镁合金的基本性能和目前在各领域中的使用,包括镁合金在汽车、摩托车、自行车、手动电动工具、3C产品等领域的使用情况以及在这些领域应用时的选材原则,重点分析了镁合金在各种环境中的腐蚀性能、摩擦磨损性能以及腐蚀疲劳性能和相关的选材设计、结构设计和表面处理方法,探讨影响镁合金使用寿命的主要因素以及预防和控制措施,从而延长镁合金材料的使用寿命,提高材料制成品的可靠性、安全性和耐久性。同时还从目前提倡的“再制造、再循环、再利用”的角度出发,总结了镁合金的再制造方法和研究现状,可以给读者提供全方位的镁合金防护与失效分析指导。

本书适合从事镁合金加工、表面技术的科研、技术开发和零件制造的技术人员、管理人员阅读参考。第1章镁合金材料的基本性能

1.1　镁材料简介 1

1.2　纯镁的元素特性 2

1.2.1　镁元素 2

1.2.2　原子核特性 3

1.2.3　晶体结构 3

1.2.4　质量特性 6

1.3　镁及镁合金的物理和化学性能 6

1.3.1　热性能 6

1.3.2　热力学性能 10

1.3.3　电学和磁学性质 11

1.3.4　光学和声学性质 12

1.3.5　化学性能 12

1.4　镁及镁合金的力学性能和工艺性能 12

1.4.1　力学性能 12

1.4.2　工艺性能 14

参考文献 15

第2章镁合金的分类及性能

2.1　镁合金牌号与分类 16

2.1.1　镁合金牌号 16

2.1.2　镁合金的分类 20

2.2　镁的合金强化与途径 22

2.2.1　镁的合金化 22

2.2.2　合金化强化 25

2.3　铸造镁合金组织和性能 27

2.3.1　Mg-Al 系合金组织 27

2.3.2　Mg-Zn 系合金 31

2.3.3　铸造镁合金的性能 32

2.4　变形镁合金的组织和性能 34

2.4.1　变形镁合金组织 35

2.4.2　变形镁合金性能 36

2.5　新型镁合金 38

2.5.1　快速凝固镁合金 38

2.5.2　镁基非晶合金 39

2.5.3　镁基复合材料 41

2.6　镁合金热处理时效组织和性能 42

2.6.1　Mg-Al 系合金 43

2.6.2　Mg-Zn 系合金 44

2.6.3　Mg-Mn 系合金 44

2.6.4　Mg-RE 系合金 44

2.6.5　其他合金 45

2.7　冶金缺陷对镁合金性能的影响 48

参考文献 49

第3章镁合金的加工性及选用设计

3.1　概述 51

3.2　镁合金铸造加工 52

3.2.1　常规压铸 52

3.2.2　真空压铸 58

3.2.3　充氧压铸 59

3.2.4　挤压铸造 60

3.2.5　半固态铸造 60

3.3　镁合金的塑性变形 62

3.3.1　镁合金挤压成形 65

3.3.2　镁合金锻造成形 68

3.3.3　镁合金等温成形 75

3.3.4　镁合金的超塑性 77

3.3.5　镁合金板材的成形 80

3.3.6　镁合金轧制技术 91

3.4　镁合金的连接 94

3.4.1　镁合金焊接特点与焊接性 95

3.4.2　镁及镁合金的焊接技术 98

3.4.3　镁合金的焊补 107

3.4.4　镁合金焊后热处理 108

3.4.5　镁合金的粘接 110

参考文献 112

第4章镁合金在各行业中的选用及应用

4.1　镁合金的选用 114

4.2　镁合金在交通领域的应用 115

4.2.1　轨道交通 116

4.2.2　汽车行业 118

4.2.3　摩托车行业 125

4.2.4　自行车 129

4.2.5　轮椅 131

4.3　镁合金在航空航天领域的应用 132

4.3.1　航空航天对材料的要求与镁合金特点 132

4.3.2　航空常用镁合金牌号及性能 133

4.3.3　镁合金在航空领域应用实例 135

4.4　镁合金在武器装备中的应用 137

4.4.1　在武器中的应用 137

4.4.2　武器镁合金零件的应用前景 138

4.5　镁合金在3C 产品中的应用 139

4.6　镁合金在能源领域的应用 141

4.6.1　电池应用 141

4.6.2　储氢材料应用 142

4.7　生物医用镁合金器件及开发 143

4.7.1　心血管支架 143

4.7.2　骨固定器件 145

4.7.3　骨组织工程多孔支架 146

4.8　镁合金在其他领域的应用 147

4.8.1　在LED 领域的应用 148

4.8.2　镁合金牺牲阳极 148

4.8.3　镁合金在其他部件的应用 151

参考文献 151

第5章镁合金的环境适应性及选用设计

5.1　镁的电化学特性及耐蚀性 155

5.1.1　镁的电化学特性 155

5.1.2　镁在室温下的腐蚀热力学和动力学 156

5.1.3　镁的负差数效应 157

5.1.4　氧化镁膜的结构及特点 158

5.1.5　镁在室温不同环境下的腐蚀 158

5.1.6　镁在高温下的氧化腐蚀 159

5.2　镁合金构件在使用环境中的耐蚀性 160

5.2.1　大气环境 160

5.2.2　海洋环境 162

5.2.3　土壤环境 164

5.2.4　太空环境 165

5.2.5　体液环境 165

5.3　镁合金构件的主要腐蚀形式及控制 168

5.3.1　全面腐蚀 168

5.3.2　电偶腐蚀 169

5.3.3　腐蚀疲劳 172

5.3.4　应力腐蚀开裂 173

5.3.5　丝状腐蚀 174

5.3.6　晶间腐蚀 175

5.3.7　点蚀和缝隙腐蚀 175

5.4　镁合金构件的防腐蚀选材与结构设计 176

5.4.1　选材 176

5.4.2　结构设计 182

5.5　提高镁合金耐蚀性的表面处理技术 183

5.5.1　表面预处理及清洗 183

5.5.2　化学转化膜 184

5.5.3　阳极氧化 189

5.5.4　微弧氧化 193

5.5.5　硅烷化处理 200

5.5.6　镀镍 203

5.5.7　含氟协合涂层 205

5.5.8　喷漆涂装 206

5.5.9　电泳涂装 208

5.5.10　热喷铝扩散处理 209

5.5.11　其他表面处理 213

5.6　其他提高镁合金耐蚀性能的途径 215

5.6.1　阴极保护抑制阳极过程 215

5.6.2　降低镁合金腐蚀的其他方法 215

参考文献 216

第6章镁合金的耐磨性及选用设计

6.1　镁合金的摩擦磨损行为 218

6.1.1　镁合金的磨损失效形式 218

6.1.2　典型镁合金的摩擦磨损行为 219

6.2　提高镁合金耐磨性的表面强化技术 223

6.2.1　耐磨涂层材料的选用设计 223

6.2.2　镁合金表面强化改性 224

6.2.3　镁合金阳极氧化和微弧阳极氧化 226

参考文献 227

第7章镁合金的再制造工程

7.1　镁合金构件再制造工程特点 230

7.2　电刷镀 231

7.2.1　电刷镀基本原理和特点 231

7.2.2　电刷镀材料的选择 231

7.2.3　电刷镀工序 232

7.2.4　电刷镀修复零件的典型工艺 232

7.3　热喷涂 233

7.3.1　热喷涂的原理和特点 233

7.3.2　镁合金热喷涂材料的选择 234

7.4　冷喷涂 234

7.4.1　冷喷涂的原理和特点 234

7.4.2　镁合金冷喷涂的研究进展 235

7.5　激光再制造技术 237

7.5.1　激光熔覆 237

7.5.2　激光表面合金化 238

7.5.3　激光修复实例 240

参考文献 241

第8章镁合金的再生循环应用

8.1　概述 242

8.2　工业化回收方式 243

8.2.1　炉前回收 244

8.2.2　厂内回收 244

8.2.3　厂外回收 244

8.2.4　卖给自由市场 244

8.3　压铸废镁合金的分类 244

8.4　镁合金废料的前期处理 245

8.5　废镁合金的再生方法 246

8.5.1　废镁合金熔剂熔炼法 247

8.5.2　废镁合金无熔剂熔炼法 247

8.6　废镁合金在熔炼中的质量控制 249

8.6.1　降低合金中铁的含量 250

8.6.2　降低合金中非金属杂质的含量 251

8.6.3　预防外来杂质 252

参考文献 253

第9章生物医用镁合金

9.1　生物医用镁合金的特点 254

9.2　生物镁及镁合金材料 256

9.2.1　纯镁 257

9.2.2　生物医用镁合金 257

9.3　生物医用镁合金加工技术 263

9.3.1　生物医用镁合金的热塑性加工 263

9.3.2　生物医用镁合金的特种加工技术 265

9.3.3　亚快速凝固 270

9.3.4　超细晶镁合金的腐蚀机理 271

9.4　生物医用镁合金的失效形式及表面改性 272

9.4.1　钛氧膜涂层 273

9.4.2　钙磷盐涂层制备技术 274

9.4.3　复合涂层 275

9.4.4　功能梯度涂层 277

9.4.5　高分子生物活性涂层 278

9.5　生物医用镁合金及器件的发展趋势和应用前景 279

参考文献 281
内容简介:
本书从促进镁合金可持续发展的角度出发,全面地介绍了镁合金的基本性能和目前在各领域中的使用,包括镁合金在汽车、摩托车、自行车、手动电动工具、3C产品等领域的使用情况以及在这些领域应用时的选材原则,重点分析了镁合金在各种环境中的腐蚀性能、摩擦磨损性能以及腐蚀疲劳性能和相关的选材设计、结构设计和表面处理方法,探讨影响镁合金使用寿命的主要因素以及预防和控制措施,从而延长镁合金材料的使用寿命,提高材料制成品的可靠性、安全性和耐久性。同时还从目前提倡的“再制造、再循环、再利用”的角度出发,总结了镁合金的再制造方法和研究现状,可以给读者提供全方位的镁合金防护与失效分析指导。

本书适合从事镁合金加工、表面技术的科研、技术开发和零件制造的技术人员、管理人员阅读参考。
目录:
第1章镁合金材料的基本性能

1.1　镁材料简介 1

1.2　纯镁的元素特性 2

1.2.1　镁元素 2

1.2.2　原子核特性 3

1.2.3　晶体结构 3

1.2.4　质量特性 6

1.3　镁及镁合金的物理和化学性能 6

1.3.1　热性能 6

1.3.2　热力学性能 10

1.3.3　电学和磁学性质 11

1.3.4　光学和声学性质 12

1.3.5　化学性能 12

1.4　镁及镁合金的力学性能和工艺性能 12

1.4.1　力学性能 12

1.4.2　工艺性能 14

参考文献 15

第2章镁合金的分类及性能

2.1　镁合金牌号与分类 16

2.1.1　镁合金牌号 16

2.1.2　镁合金的分类 20

2.2　镁的合金强化与途径 22

2.2.1　镁的合金化 22

2.2.2　合金化强化 25

2.3　铸造镁合金组织和性能 27

2.3.1　Mg-Al 系合金组织 27

2.3.2　Mg-Zn 系合金 31

2.3.3　铸造镁合金的性能 32

2.4　变形镁合金的组织和性能 34

2.4.1　变形镁合金组织 35

2.4.2　变形镁合金性能 36

2.5　新型镁合金 38

2.5.1　快速凝固镁合金 38

2.5.2　镁基非晶合金 39

2.5.3　镁基复合材料 41

2.6　镁合金热处理时效组织和性能 42

2.6.1　Mg-Al 系合金 43

2.6.2　Mg-Zn 系合金 44

2.6.3　Mg-Mn 系合金 44

2.6.4　Mg-RE 系合金 44

2.6.5　其他合金 45

2.7　冶金缺陷对镁合金性能的影响 48

参考文献 49

第3章镁合金的加工性及选用设计

3.1　概述 51

3.2　镁合金铸造加工 52

3.2.1　常规压铸 52

3.2.2　真空压铸 58

3.2.3　充氧压铸 59

3.2.4　挤压铸造 60

3.2.5　半固态铸造 60

3.3　镁合金的塑性变形 62

3.3.1　镁合金挤压成形 65

3.3.2　镁合金锻造成形 68

3.3.3　镁合金等温成形 75

3.3.4　镁合金的超塑性 77

3.3.5　镁合金板材的成形 80

3.3.6　镁合金轧制技术 91

3.4　镁合金的连接 94

3.4.1　镁合金焊接特点与焊接性 95

3.4.2　镁及镁合金的焊接技术 98

3.4.3　镁合金的焊补 107

3.4.4　镁合金焊后热处理 108

3.4.5　镁合金的粘接 110

参考文献 112

第4章镁合金在各行业中的选用及应用

4.1　镁合金的选用 114

4.2　镁合金在交通领域的应用 115

4.2.1　轨道交通 116

4.2.2　汽车行业 118

4.2.3　摩托车行业 125

4.2.4　自行车 129

4.2.5　轮椅 131

4.3　镁合金在航空航天领域的应用 132

4.3.1　航空航天对材料的要求与镁合金特点 132

4.3.2　航空常用镁合金牌号及性能 133

4.3.3　镁合金在航空领域应用实例 135

4.4　镁合金在武器装备中的应用 137

4.4.1　在武器中的应用 137

4.4.2　武器镁合金零件的应用前景 138

4.5　镁合金在3C 产品中的应用 139

4.6　镁合金在能源领域的应用 141

4.6.1　电池应用 141

4.6.2　储氢材料应用 142

4.7　生物医用镁合金器件及开发 143

4.7.1　心血管支架 143

4.7.2　骨固定器件 145

4.7.3　骨组织工程多孔支架 146

4.8　镁合金在其他领域的应用 147

4.8.1　在LED 领域的应用 148

4.8.2　镁合金牺牲阳极 148

4.8.3　镁合金在其他部件的应用 151

参考文献 151

第5章镁合金的环境适应性及选用设计

5.1　镁的电化学特性及耐蚀性 155

5.1.1　镁的电化学特性 155

5.1.2　镁在室温下的腐蚀热力学和动力学 156

5.1.3　镁的负差数效应 157

5.1.4　氧化镁膜的结构及特点 158

5.1.5　镁在室温不同环境下的腐蚀 158

5.1.6　镁在高温下的氧化腐蚀 159

5.2　镁合金构件在使用环境中的耐蚀性 160

5.2.1　大气环境 160

5.2.2　海洋环境 162

5.2.3　土壤环境 164

5.2.4　太空环境 165

5.2.5　体液环境 165

5.3　镁合金构件的主要腐蚀形式及控制 168

5.3.1　全面腐蚀 168

5.3.2　电偶腐蚀 169

5.3.3　腐蚀疲劳 172

5.3.4　应力腐蚀开裂 173

5.3.5　丝状腐蚀 174

5.3.6　晶间腐蚀 175

5.3.7　点蚀和缝隙腐蚀 175

5.4　镁合金构件的防腐蚀选材与结构设计 176

5.4.1　选材 176

5.4.2　结构设计 182

5.5　提高镁合金耐蚀性的表面处理技术 183

5.5.1　表面预处理及清洗 183

5.5.2　化学转化膜 184

5.5.3　阳极氧化 189

5.5.4　微弧氧化 193

5.5.5　硅烷化处理 200

5.5.6　镀镍 203

5.5.7　含氟协合涂层 205

5.5.8　喷漆涂装 206

5.5.9　电泳涂装 208

5.5.10　热喷铝扩散处理 209

5.5.11　其他表面处理 213

5.6　其他提高镁合金耐蚀性能的途径 215

5.6.1　阴极保护抑制阳极过程 215

5.6.2　降低镁合金腐蚀的其他方法 215

参考文献 216

第6章镁合金的耐磨性及选用设计

6.1　镁合金的摩擦磨损行为 218

6.1.1　镁合金的磨损失效形式 218

6.1.2　典型镁合金的摩擦磨损行为 219

6.2　提高镁合金耐磨性的表面强化技术 223

6.2.1　耐磨涂层材料的选用设计 223

6.2.2　镁合金表面强化改性 224

6.2.3　镁合金阳极氧化和微弧阳极氧化 226

参考文献 227

第7章镁合金的再制造工程

7.1　镁合金构件再制造工程特点 230

7.2　电刷镀 231

7.2.1　电刷镀基本原理和特点 231

7.2.2　电刷镀材料的选择 231

7.2.3　电刷镀工序 232

7.2.4　电刷镀修复零件的典型工艺 232

7.3　热喷涂 233

7.3.1　热喷涂的原理和特点 233

7.3.2　镁合金热喷涂材料的选择 234

7.4　冷喷涂 234

7.4.1　冷喷涂的原理和特点 234

7.4.2　镁合金冷喷涂的研究进展 235

7.5　激光再制造技术 237

7.5.1　激光熔覆 237

7.5.2　激光表面合金化 238

7.5.3　激光修复实例 240

参考文献 241

第8章镁合金的再生循环应用

8.1　概述 242

8.2　工业化回收方式 243

8.2.1　炉前回收 244

8.2.2　厂内回收 244

8.2.3　厂外回收 244

8.2.4　卖给自由市场 244

8.3　压铸废镁合金的分类 244

8.4　镁合金废料的前期处理 245

8.5　废镁合金的再生方法 246

8.5.1　废镁合金熔剂熔炼法 247

8.5.2　废镁合金无熔剂熔炼法 247

8.6　废镁合金在熔炼中的质量控制 249

8.6.1　降低合金中铁的含量 250

8.6.2　降低合金中非金属杂质的含量 251

8.6.3　预防外来杂质 252

参考文献 253

第9章生物医用镁合金

9.1　生物医用镁合金的特点 254

9.2　生物镁及镁合金材料 256

9.2.1　纯镁 257

9.2.2　生物医用镁合金 257

9.3　生物医用镁合金加工技术 263

9.3.1　生物医用镁合金的热塑性加工 263

9.3.2　生物医用镁合金的特种加工技术 265

9.3.3　亚快速凝固 270

9.3.4　超细晶镁合金的腐蚀机理 271

9.4　生物医用镁合金的失效形式及表面改性 272

9.4.1　钛氧膜涂层 273

9.4.2　钙磷盐涂层制备技术 274

9.4.3　复合涂层 275

9.4.4　功能梯度涂层 277

9.4.5　高分子生物活性涂层 278

9.5　生物医用镁合金及器件的发展趋势和应用前景 279

参考文献 281

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