journal article·2023-01Open access

Development of high-strength magnesium alloys with excellent ignition-proof performance based on the oxidation and ignition mechanisms: A review

Jing Ni, Li Jin, Jian Zeng, Jing Li, Fulin Wang, Fenghua Wang, Shuai Dong, Jie Dong

Journal of Magnesium and Alloys· Volume 11· Issue 1

Abstract

High reactivity and ease of ignition are the major obstacles for the application of Mg alloys in aerospace. Thus, the ignition mechanisms of Mg alloys should be investigated systematically, which can guide the ignition-proof alloy design. This article concludes the factors influencing the ignition resistance of Mg alloys from oxide film and substrate microstructure, and also the mechanisms of alloying elements improving the ignition resistance. The low strength is another reason restricting the development of Mg alloys. Therefore, at the last section, Mg alloys with the combination of high strength and good ignition-proof performance are summarized, including Mg-Al-Ca based alloys, SEN (Mg-Al-Zn-Ca-Y) alloys as well as Mg-Y and Mg-Gd based alloys. Besides, the shortages and the future focus of theses alloys are also reviewed. The aim of this article is to promote the understanding of oxidation and ignition mechanisms of Mg alloys and to provide reference for the development of Mg alloys with high strength and excellent ignition-proof performance at the same time.
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Research context

OpenAlex topics: Magnesium Alloys: Properties and Applications · Aluminum Alloys Composites Properties · Hydrogen Storage and Materials

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References (100+)

Show source-provided references
1. Mordike · Mater. Sci. Eng., A · 2001 · 302 · 3710.1016/S0921-5093(00)01351-4 ↗
2. Pollock · Science · 2010 · 328 · 98610.1126/science.1182848 ↗
3. Baghni · Trans. Nonferrous Met. Soc. China · 2003 · 13 · 1253
4. Kulekci · Int. J. Adv. Manuf. Technol. · 2008 · 39 · 85110.1007/s00170-007-1279-2 ↗
5. Wu · Manned Spacefl. · 2016 · 22 · 281
6. Aghion · Process. Technol. · 2001 · 117 · 38110.1016/S0924-0136(01)00779-8 ↗
7. Shi · Sci. Rep. · 2020 · 10 · 1004410.1038/s41598-020-67161-9 ↗
8. Song · Adv. Eng. Mater. · 1999 · 1 · 1110.1002/(SICI)1527-2648(199909)1:1<11::AID-ADEM11>3.0.CO;2-N ↗
9. Trang · Nature Commun. · 2018 · 9 · 252210.1038/s41467-018-04981-4 ↗
10. Pang · Foundry · 2011 · 60 · 259
11. Czerwinski · JOM · 2012 · 64 · 147710.1007/s11837-012-0477-z ↗
12. Czerwinski · Corros. Sci. · 2014 · 86 · 110.1016/j.corsci.2014.04.047 ↗
13. Yang · J. Magnes. Alloys · 2021 · 9 · 70510.1016/j.jma.2021.04.001 ↗
14. Czerwinski · Int. Mater. Rev. · 2015 · 60 · 26410.1179/1743280415Y.0000000001 ↗
15. Czerwinski · Corros. Sci. · 2004 · 46 · 37710.1016/S0010-938X(03)00151-3 ↗
16. Song · Chin. J. Nonferrous Met. · 2021 · 31 · 598
17. Bobryshev · Met. Sci. Heat Treat. · 1988 · 30 · 21910.1007/BF00775738 ↗
18. Prasad · Adv. Eng. Mater. · 2012 · 14 · 77210.1002/adem.201200124 ↗
19. Inoue · Corros. Sci. · 2020 · 17410.1016/j.corsci.2020.108858 ↗
20. Zeng · Scr. Mater. · 2000 · 43 · 40310.1016/S1359-6462(00)00440-1 ↗
21. Tan · Corros. Sci. · 2017 · 122 · 110.1016/j.corsci.2017.03.023 ↗
22. Zeng · Mater. Sci. Eng. A · 2001 · 301 · 15410.1016/S0921-5093(00)01798-6 ↗
23. Tan · Scr. Mater. · 2016 · 115 · 3810.1016/j.scriptamat.2015.12.022 ↗
24. Wang · J. Alloys Compd. · 2008 · 460 · 36810.1016/j.jallcom.2007.06.065 ↗
25. Tan · Corros. Sci. · 2016 · 112 · 73410.1016/j.corsci.2016.06.018 ↗
26. Ming · Mater. Rev. · 2021 · 35 · 19134
27. Czerwinski · Acta Mater. · 2002 · 50 · 263910.1016/S1359-6454(02)00094-0 ↗
28. Jeurgens · Acta Mater. · 2008 · 56 · 462110.1016/j.actamat.2008.05.020 ↗
29. Aydin · J. Alloys Compd. · 2013 · 569 · 3510.1016/j.jallcom.2013.03.130 ↗
30. Czerwinski · JOM · 2004 · 56 · 2910.1007/s11837-004-0123-5 ↗
31. Wu · J. Mater. Sci. · 2021 · 56 · 874510.1007/s10853-020-05758-1 ↗
32. Yu · J. Alloys Compd. · 2018 · 749 · 105410.1016/j.jallcom.2018.03.342 ↗
33. Zhao · J. Mater. Sci. · 2018 · 53 · 1109110.1007/s10853-018-2271-y ↗
34. Cheng · Corros. Sci. · 2019 · 16010.1016/j.corsci.2019.108176 ↗
35. Bedworth · J. Inst. Met. · 1923 · 29 · 529
36. Kim · Scr. Mater. · 2011 · 65 · 95810.1016/j.scriptamat.2011.08.019 ↗
37. Huang · Met. Mater. Int. · 2004 · 10 · 710.1007/BF03027357 ↗
38. Kumar · Scr. Mater. · 2003 · 49 · 22510.1016/S1359-6462(03)00263-X ↗
39. You · Scr. Mater. · 2000 · 42 · 108910.1016/S1359-6462(00)00344-4 ↗
40. Inoue · Corros. Sci. · 2017 · 122 · 11810.1016/j.corsci.2017.01.026 ↗
41. Villegas-Armenta · Adv. Eng. Mater. · 2020 · 2210.1002/adem.201901318 ↗
42. Li · China Foundry · 2018 · 15 · 9710.1007/s41230-018-7104-8 ↗
43. Tan · Corros. Sci. · 2019 · 147 · 35710.1016/j.corsci.2018.12.001 ↗
44. Lin · Corros. Sci. · 2009 · 51 · 112810.1016/j.corsci.2009.03.010 ↗
45. Tan · Corros. Sci. · 2018 · 132 · 27210.1016/j.corsci.2018.01.006 ↗
46. Mebarki · Mater. Sci. Technol. · 2005 · 21 · 114510.1179/174328405X58904 ↗
47. Medved · Oxid. Met. · 2009 · 71 · 25710.1007/s11085-009-9141-6 ↗
48. Liu · Corros. Sci. · 2015 · 100 · 17710.1016/j.corsci.2015.07.020 ↗
49. Cheng · Corros. Sci. · 2020 · 16810.1016/j.corsci.2020.108565 ↗
50. Arrabal · Oxid. Met. · 2011 · 76 · 43310.1007/s11085-011-9265-3 ↗
51. Cheng · J. Magnes. Alloys · 2020 · 8 · 128110.1016/j.jma.2019.09.013 ↗
52. Cheng · Metals (Basel) · 2018 · 8 · 76610.3390/met8100766 ↗
53. Li · Mater. Des. · 2016 · 99 · 3710.1016/j.matdes.2016.03.014 ↗
54. Babaniaris · JOM · 2020 · 72 · 301110.1007/s11837-020-04115-6 ↗
55. Lin · Corros. Sci. · 2008 · 50 · 266910.1016/j.corsci.2008.06.025 ↗
56. Li · Mater. Lett. · 2007 · 61 · 277210.1016/j.matlet.2006.10.028 ↗
57. Lin · Corros. Sci. · 2009 · 51 · 30110.1016/j.corsci.2008.10.033 ↗
58. Lin · Corros. Sci. · 2010 · 52 · 41610.1016/j.corsci.2009.09.029 ↗
59. Aydin · J. Alloys Compd. · 2014 · 584 · 55810.1016/j.jallcom.2013.09.110 ↗
60. Ming · Corros. Sci. · 2022 · 19610.1016/j.corsci.2021.110046 ↗
61. Fan · J. Rare Earth · 2012 · 30 · 7410.1016/S1002-0721(10)60642-4 ↗
62. Han · J. Magnes. Alloys · 2020 · 32910.1016/j.jma.2019.11.014 ↗
63. Aydin · J. Mater. Sci. · 2013 · 48 · 811710.1007/s10853-013-7624-y ↗
64. Aydin · Adv. Eng. Mater. · 2015 · 17 · 69710.1002/adem.201400191 ↗
65. Stott · Oxid. Met. · 1995 · 44 · 11310.1007/BF01046725 ↗
66. Wagner · Corros. Sci. · 1965 · 5 · 75110.1016/S0010-938X(65)80003-8 ↗
67. Zhang · Corros. Sci. · 2006 · 48 · 74110.1016/j.corsci.2005.01.012 ↗
68. Fan · Rare. Metal. Mat. Eng. · 2004 · 33 · 1266
69. Fan · Metall. Mater. Trans. A · 2009 · 40A · 218410.1007/s11661-009-9874-5 ↗
70. Tekumalla · Mater. Des. · 2017 · 113 · 8410.1016/j.matdes.2016.09.103 ↗
71. Huang · J. Magnes. Alloys · 2019 · 7 · 61710.1016/j.jma.2019.04.008 ↗
72. Xu · Scr. Mater. · 2011 · 65 · 26910.1016/j.scriptamat.2011.04.026 ↗
73. Li · Mater. Sci. Eng. A · 2017 · 682 · 42310.1016/j.msea.2016.11.026 ↗
74. Pan · J. Alloys Compd. · 2016 · 663 · 32110.1016/j.jallcom.2015.12.057 ↗
75. Cihova · Acta Mater. · 2018 · 158 · 21410.1016/j.actamat.2018.07.054 ↗
76. Flame-resistant magnesium alloys with high strength [C]
77. Kawamura · Mater. Trans. · 2022 · 63 · 11810.2320/matertrans.MT-M2021195 ↗
78. Han · J. Mater. Sci. Technol. · 2018 · 34 · 206310.1016/j.jmst.2018.03.019 ↗
79. Chu · Materials · 2021 · 14 · 523010.3390/ma14185230 ↗
80. Kim · Mater. Sci. Eng. A · 2018 · 725 · 30910.1016/j.msea.2018.04.031 ↗
81. Investigations on microstructure and mechanical properties of non-flammable Mg-Al-Zn-Ca-Y alloys [C]
82. Go · J. Alloys Compd. · 2018 · 739 · 6910.1016/j.jallcom.2017.12.229 ↗
83. Mechanical properties and high-temperature oxidation behavior of Mg-Al-Zn-Ca-Y magnesium alloys [C]
84. Kim · J. Mater. Sci. Technol. · 2021 · 93 · 4110.1016/j.jmst.2021.03.039 ↗
85. Wu · Mater. China · 2011 · 30 · 1
86. Hu · Mater. Rev. · 2010 · 24 · 95
87. Mo · Acta Mater. · 2019 · 181 · 18510.1016/j.actamat.2019.09.058 ↗
88. Cai · Corros. Sci. · 2021 · 19310.1016/j.corsci.2021.109872 ↗
89. Prasad · Corros. Sci. · 2012 · 55 · 15310.1016/j.corsci.2011.10.014 ↗
90. Dvorsky · Mater. Lett. · 2020 · 26410.1016/j.matlet.2020.127313 ↗
91. Kubasek · J. Alloys Compd. · 2021 · 87710.1016/j.jallcom.2021.160089 ↗
92. Wu · J. Shanghai Jiaotong Univ. · 2012 · 17 · 64310.1007/s12204-012-1338-1 ↗
93. Zhou · J. Rare Earth · 2013 · 31 · 100310.1016/S1002-0721(13)60021-6 ↗
94. Li · Mater. Charact. · 2018 · 141 · 28610.1016/j.matchar.2018.04.044 ↗
95. Li · Mater. Rev. · 2019 · 33 · 1182
96. Hagihara · Acta Mater. · 2010 · 58 · 628210.1016/j.actamat.2010.07.050 ↗
97. Shao · Acta Mater. · 2010 · 58 · 476010.1016/j.actamat.2010.05.012 ↗
98. Kawamura · Mater. Trans. · 2001 · 42 · 117210.2320/matertrans.42.1172 ↗
99. Yamasaki · Acta Mater. · 2011 · 59 · 364610.1016/j.actamat.2011.02.038 ↗
100. Tan · Mater. Des. · 2015 · 83 · 44310.1016/j.matdes.2015.06.041 ↗