久久久久国产一区二区三区,久久综合久久伊人,亚洲一欧美,日韩精品免费观看一区

鎂是最輕的結構金屬，也是非常有潛力的儲能材料，在實現(xiàn)“碳中和”和“碳達峰”雙碳戰(zhàn)略目標、緩解能源危機方面具有廣闊前景。鎂及其合金由于密度低、比強度和比剛度高、阻尼性能好、生物相容性好、儲氫容量大和電池理論比容量大等特點，在航空航天、汽車、3C、生物醫(yī)學和能源等領域具有極大的應用潛力。據(jù)統(tǒng)計，2022年在Web of science（WoS）核心合集數(shù)據(jù)庫中檢索到超過4600篇與鎂相關的論文，內容涉及鎂及鎂合金研究與應用的多個方面。然而，要進一步拓寬鎂合金的應用范圍，還需要克服許多困難，如結構用鎂合金的強度低、塑性差、耐蝕性較差，生物鎂合金的降解速度快，鎂儲氫材料充氫和放氫范圍窄、鎂電池材料電解質不相容、高性能陰極和陽極材料稀缺等問題。

最近，重慶大學潘復生院士團隊楊艷教授、彭曉東教授等人通過文獻計量學分析了鎂合金的研究趨勢和研究熱點。鎂合金的微觀結構、力學性能和腐蝕防護仍是主要的研究熱點，生物鎂材料、鎂離子電池和儲氫鎂材料備受關注。此外，本文綜述了2022年度鎂合金結構材料、鎂基功能材料、鎂合金制備加工技術、鎂合金腐蝕與防護、鎂合金國際標準、專利和國際獎勵等方面取得的進展，指出了目前鎂合金研究還存在的問題和挑戰(zhàn)，為今后鎂合金的研究方向提出了具體建議。

首先，通過文獻計量學的方法分析了2022年全球鎂及鎂合金發(fā)文分布特點和研究熱點。2022年在WoS核心合集數(shù)據(jù)庫中檢索有超過4600篇與鎂相關的論文，來自79個國家和地區(qū)，中國、印度、美國、德國和日本仍然是發(fā)表論文最多的五個國家。文獻計量學分析表明，基于不同國家的國際合作論文占比約20.85%，較2021年的23.81%有所下降。中國、美國、德國、澳大利亞、日本、韓國和印度之間有緊密的合作關系（圖1）。2022年全球發(fā)表鎂合金論文最多的前20個機構如圖2所示，其中重慶大學發(fā)表論文最多，達到228篇，較2021年的163篇顯著提高。其次是中國科學院、上海交通大學、東北大學、哈爾濱工業(yè)大學。德國亥姆霍茲研究所、伊朗德黑蘭大學和新加坡國立大學也位列前20名。不同機構間合作的論文超過了65.82%，較2021年的65.76%略有提高?；跈z索數(shù)據(jù)，對論文中的出現(xiàn)頻次前150個關鍵詞進行可視化分析，如圖3所示，鎂合金的研究可大致分為四大類：1）結構材料，包括鑄造鎂合金和變形鎂合金，主要關注微觀組織和力學性能，2）功能材料，包括鎂電池、鎂儲氫材料和生物鎂材料等，3）鎂和鎂合金的加工技術，4）鎂和鎂合金的腐蝕和防護。

圖1 2022年發(fā)表至少5篇鎂及鎂合金論文的國家分布統(tǒng)計分析：(a)不同國家和地區(qū)論文百分比，(b)不同國家之間的網(wǎng)絡可視化

圖2 2022年發(fā)表至少15篇鎂及鎂合金論文的機構統(tǒng)計分析：(a)前20名機構，(b)不同機構之間的網(wǎng)絡可視化

圖3 2022年鎂及鎂合金相關論文關鍵詞的網(wǎng)絡可視化

在結構鎂合金方面，對于鑄造鎂合金，通過重力鑄造制備的Mg-7.8Gd-2.7Y-2.0Ag-0.4Zr合金的抗拉強度為~411 MPa，斷裂伸長率為~4.9%（表1）。對于變形鎂合金，Mg-15Gd合金通過擠壓、溫軋和時效工藝后，抗拉強度和伸長率分別達到518 MPa和4.5%（表2）。超輕變形鎂合金的發(fā)展也有顯著進步，通過常規(guī)擠壓制備的Mg-7Li-2Al-1.5Sn合金兼具324 MPa的抗拉強度和11.9%的延伸率（表3），力學性能優(yōu)異。對于結構鎂合金的缺陷控制，發(fā)展的固液氣多相場Lattice-Boltzmann模型在氣孔形成方面取得了重大進展，適用于解決固液氣多相和多物理特性的問題。

表1 含稀土鑄造鎂合金的室溫力學性能

表2 高強變形鎂合金的室溫力學性能

表3 高強變形鎂合金的室溫力學性能

功能鎂材料已經(jīng)成為當前的研究熱點，并在2022年開展了大量研究。在生物鎂合金方面，開發(fā)的Mg-30Sc合金表現(xiàn)出可接受的體內降解率（0.06 mm/y），對MC3T3細胞模型沒有細胞毒性，并且具有優(yōu)異的力學性能，能在大鼠股骨中保持長達24周。在鎂電池方面，開發(fā)了一種新的CuS_0.96Te_0.04可充電鎂電池高性能正極材料，在20 mA g^-1電流密度下可提供446 mAh g^-1的高比容量，在1500次重復循環(huán)后具有良好的長壽命循環(huán)穩(wěn)定性。在儲氫鎂材料方面，已經(jīng)研究了一些新的催化劑，如YH₂、NiCp₂、Ni/BN、Ni/V₂O₃等，用來降低氫釋放的活化能，并可以在等溫條件下加速氫的解吸速率。此外，開發(fā)了一些新的制備方法，可以直接制備納米粉末，同時改善儲氫鎂合金的動力學性能。在阻尼鎂合金方面，研究人員主要關注熱處理、變形過程和固溶體原子對鎂合金阻尼性能的影響。開發(fā)的Mg-4Li-3Al-0.3Mn合金兼具良好的阻尼性能（0.028）和強塑性（UTS為332 MPa，EL為14.3%）。

鎂合金的制備和加工技術仍然是重要的研究方向。在鑄造技術方面，采用新的雙輥鑄造工藝（TRC）制備的Mg-0.5Zn-0.5Ca合金表現(xiàn)出優(yōu)異的組織細化效果，晶粒尺寸小于150 μm，UTS和EL分別為221.9 MPa和9.3%。在塑性加工技術方面，發(fā)展了累積反向擠壓（ABE）、傾斜擠壓（SE）、非對稱軋制（AR）、超聲波表面軋制（USRP）等加工技術。對于增材制造技術，通過擠壓增材制造，然后脫脂和燒結的工藝能夠有效制備具有幾何有序和完全互連的多孔結構鎂合金支架。此外，鎂的回收和再利用也得到了發(fā)展，對廢棄鎂合金粉塵進行惰性處理，能在粉塵顆粒表面形成復合轉化膜，阻斷外部水分子與Mg²⁺的接觸，避免危害。

在腐蝕和防護方面，表面處理是一種簡單有效的方法，受到了研究者的廣泛關注。具有PEO/超分散聚四氟乙烯復合涂層的Mg-Mn-Ce合金表現(xiàn)出極低的腐蝕速率（3.4×10^?5μA cm^-2），與未涂層的鎂合金相比降低了6個數(shù)量級以上。表面薄膜/涂層正朝著復合化、微納米化和功能化的方向發(fā)展，應進一步開發(fā)高耐腐蝕的鎂合金和有效的鎂合金表面處理方法，以滿足大多數(shù)場合的應用要求。

2022年，鎂合金國際標準、專利和國際獎勵等方面取得了重要進展。由中國提出的ISO 4155:2022國際標準成功發(fā)布，該標準重點研究了鎂及鎂合金中鎳的含量，主要采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定。ISO 4155:2022國際標準與英國標準BS ISO 4155:022相當，標準質量得到了英國等發(fā)達國家的高度認可。對于鎂及鎂合金專利，利用SooPAT數(shù)據(jù)庫檢索到758項授權專利，中國授權的專利最多，其次是美國、日本、歐洲和韓國等。對于鎂合金國際獎，2022年國際鎂學會（IMS）和國際鎂協(xié)會（IMA）分別頒發(fā)了鎂及鎂合金相關的獎項，對鎂及鎂合金的研發(fā)和應用具有重要意義。

盡管已經(jīng)廣泛開展了鎂合金的研究和開發(fā)，取得了很大進展，但對其大規(guī)模應用仍然存在一些挑戰(zhàn)。對于結構鎂合金，鎂合金的綜合性能還有待進一步提高。對于功能鎂材料，生物鎂合金的合金化設計和表面改性是提高耐腐蝕性的關鍵，但應系統(tǒng)考慮體內生物特性，包括愈合率、炎癥反應和副作用。鎂電池仍然面臨著電解質不相容、高性能陰極和陽極材料稀缺等挑戰(zhàn)。鎂基儲氫材料的大規(guī)模使用由于其高熱力學穩(wěn)定性和緩慢的反應動力學而受到阻礙，需要在合金化、納米結構、催化劑、制備方法等方面進一步研究。在制備和加工技術方面，真空壓鑄鎂合金的微觀組織演變和熱處理、降低增材制造復雜鎂合金零件的成本以及鎂合金鑄件的焊接有待進一步研究。在鎂合金的腐蝕和防護方面，需要進一步開發(fā)高耐蝕鎂合金和有效的表面處理技術，以滿足大多數(shù)環(huán)境的應用要求。

該文章發(fā)表在《Journal of Magnesium and Alloys》2023年第11卷第8期：

[1] Yan Yang*, Xiaoming Xiong, Jing Chen, Xiaodong Peng*, Daolun Chen, Fusheng Pan*. Research Advances of Magnesium and Magnesium Alloys Worldwide in 2022 [J]. Journal of Magnesium and Alloys, 2022, 10 (4): 2611-2654.

掃描二維碼下載文章！

通過在Web of science核心合集數(shù)據(jù)庫中檢索，2022年共發(fā)表了4600多篇鎂及鎂合金相關論文。文獻計量學分析表明，鎂合金的微觀組織、力學性能和腐蝕仍是主要的研究熱點。生物鎂材料、鎂離子電池和儲氫鎂材料備受關注。重慶大學（超過200篇論文）、中國科學院、上海交通大學和東北大學（超過100篇論文）、德國Helmholtz Zentrum Hereon、美國俄亥俄州立大學、澳大利亞昆士蘭大學、日本Kumanto大學、韓國首爾國立大學、伊朗德黑蘭大學和新加坡國立大學等對鎂合金的研究和開發(fā)做出了重大貢獻。該篇綜述旨在總結2022年結構和功能鎂及鎂合金的研究進展?；诒疚奶岢龅膯栴}和挑戰(zhàn)，提出了一些未來的研究方向。

05

More than 4600 papers in the field of Mg and Mg alloys were published and indexed in the Web of Science (WoS) Core Collection database in 2022. The bibliometric analyses indicate that the microstructure, mechanical properties, and corrosion of Mg alloys are still the main research focus. Bio-Mg materials, Mg ion batteries and hydrogen storage Mg materials have attracted much attention. Notable contributions to the research and development of magnesium alloys were made by Chongqing University (>200 papers), Chinese Academy of Sciences, Shanghai Jiao Tong University, and Northeastern University (>100 papers) in China, Helmholtz Zentrum Hereon in Germany, Ohio State University in the USA, the University of Queensland in Australia, Kumanto University in Japan, and Seoul National University in Korea, University of Tehran in Iran, and National University of Singapore in Singapore, etc. This review is aimed to summarize the progress in the development of structural and functional Mg and Mg alloys in 2022. Based on the issues and challenges identified here, some future research directions are suggested.

潘復生（通訊作者），中國工程院院士，重慶市科協(xié)主席，重慶大學教授，JMA主編，ISO國際標準化組織鎂合金技術委員會主席，中國材料研究學會副理事長，主要從事金屬材料、儲能材料方面的研究，先后獲得國家技術發(fā)明獎和科技進步獎4項，部省級技術發(fā)明獎和科技進步獎10余項。發(fā)表SCI收錄論文700多篇，授權發(fā)明專利170多項，制訂國際、國家、行業(yè)標準20余項。獲得“全國杰出專業(yè)技術人才”稱號、“全國優(yōu)秀科技工作者”稱號、何梁何利獎和杜邦科技創(chuàng)新獎。

楊艷（第一作者，通訊作者），重慶大學教授，博士研究生導師，JMA Managing editor，教育部青年長江學者、重慶市英才計劃青年拔尖人才，國際鎂學會產(chǎn)業(yè)化委員會副主任、中國材料研究學會鎂合金分會副秘書長，主要從事新型鎂合金材料的設計制備與強韌化、輕合金先進成型新技術等研究。主持國家級、省部級科研項目10余項，發(fā)表SCI論文50余篇。

彭曉東（通訊作者），重慶大學教授，JMA常務副主編，中國材料研究學會鎂合金分會常務理事，主要從事新型輕合金材料及其成型技術、鑄造及合金凝固技術、復合材料及其制備技術、材料成型過程數(shù)字化仿真技術等研究，先后承擔國家自然科學基金、“863”計劃、國家科技支撐計劃、“973”計劃等國家和部省市級研究項目幾十余項，發(fā)表學術論文100余篇，申請并獲授權發(fā)明專利10余項，主編教材1部，合著專著1部。

圖文編輯：楊艷 重慶大學