脉冲电化学沉积羟基磷灰石涂层改善Mg-Nd-Zn-Zr合金在模拟体液中的耐腐蚀性能

采用脉冲电化学沉积的方法,在新开发的Mg-Nd-Zn-Zr合金(JDBM)表面制备出了羟基磷灰石(HA)涂层,并对其耐蚀性能和血液相容性进行了研究.结果表明,表面改性后的JDBM镁合金具有更好的耐腐蚀性能,腐蚀后涂层保持了良好的完整性,析氢试验也表明涂层对基体在仿生腐蚀环境中有一定的保护作用,且不会引起模拟体液pH值较...     

新型医用Mg-Nd-Zn-Zr镁合金在模拟体液中的降解行为

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、析氢实验和电化学实验等研究高纯Mg、AZ91D和新开发的Mg-Nd-Zn-Zr(JDBM)合金在模拟体液中的腐蚀行为。结果表明:JDBM和高纯Mg的平均腐蚀速率远低于AZ91D的,且前二者的腐蚀表面较平整,为一种均匀腐蚀方式;而AZ91D的表面有许多贯连的腐蚀深坑,是一种典型的点蚀方式。动电位极化曲线、电化学阻抗谱和析氢实验也表明,JDBM和高纯Mg的耐蚀性比AZ91D的好,JDBM合金在模拟体液中的腐蚀性能接近于高纯镁的。力学性能测试表明,JDBM镁合金具有优良的综合力学性能,满足生物材料对力学性能的要求。     

新型可降解生物医用镁合金JDBM的研究进展

镁合金因具有与人体骨头接近的密度和弹性模量、高比强度和比刚度、生物可降解性以及生物相容性等优点,近10年来国内外研究人员对其应用于骨内植物、骨组织工程支架和心血管支架等领域进行了广泛的研究。然而,目前大多数研究均以现有商用镁合金为对象,如含Al元素的AZ31、AZ91以及含重稀土元素的WE43等,并未考虑到作为生物材料的安全性等问题。本文作者阐述镁合金作为生物医用材料的优势、面临的挑战以及应对策略;重点介绍上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心近年来围绕自行研发的新型生物医用镁合金JDBM开展的研究工作;最后展望可降解生物医用镁合金的应用前景和发展方向。     

镁合金全降解血管支架研究进展

全降解血管支架具有克服传统不可降解金属支架长期植入引起的慢性炎症、晚期支架血栓以及需长期服用抗血小板药物等问题的潜在优势,因此目前在世界范围内是介入医学工程领域研究开发的热点。镁合金全降解血管支架因兼具较高的支撑强度和生物可降解吸收特性,更是走在了全降解血管支架发展的前列。本文主要介绍国际上广泛关注的德国Biotronik公司镁合金全降解血管支架的研发历程,以及我国自主研发的AZ31、JDBM和MgZnYNd3种镁合金全降解血管支架研发现状。国内外大量的动物和临床实验表明,镁合金血管支架在体内是安全有效的,但其降解速率比预期稍快。通过建立新型合金体系并改善支架的结构和涂层,镁合金全降解血管支架性能将逐渐完善,并在不久的将来在治疗心血管疾病等方面发挥其重大作用。     

径向锻造成形技术及其在镁合金锻造中的应用

简述了径向锻造的成形原理、特征和径向锻造机组的研发现状,系统介绍了径向锻造变形量、拉打速度、锤头对数及其几何形状等成形参数对锻件组织性能的影响。结合现有镁合金锻造技术的研究成果,分析了传统锻造工艺制备高塑型超细晶镁合金过程中,变形速率、初始晶粒大小和累积变形量等因素对镁合金的组织演变及锻后力学性能的影响。指出了径向锻造技术用于制备超细晶镁合金型材的优势,分析了镁合金径向锻造成形技术的发展趋势及其应用前景。     

挤压镁合金腐蚀与防护研究进展

随着挤压镁合金的广泛应用,如何改善其较差的耐蚀性自然成为无可回避的重要研究课题。通过综合分析国内外挤压镁合金腐蚀研究领域的相关研究成果,从腐蚀行为与防护技术两个方面进行了讨论。挤压镁合金易于受到多种腐蚀形式的破坏,其腐蚀行为、性能和机理受到材料特性和腐蚀环境等多种因素的影响,表现出多样性和复杂性,特别是应力和腐蚀协同所用下的挤压镁合金失效行为,尚需开展深入研究。通过优化制备工艺参数、合金化和热处理等技术进行组织和成分优化,基于应力条件、不同的腐蚀环境,开发新型耐腐蚀挤压镁合金,对于提高挤压镁合金抗腐蚀性能,扩大其应用领域具有实用价值。电化学镀、化学转化膜、自修复涂层等涂层技术在合金表面形成钝化膜、陶瓷膜以及释放缓蚀剂,对挤压镁合金提供了有效防护。其中,自修复涂层能够有效解决涂层破损产生的局部腐蚀问题,极大地改善了膜层的防护性能,拥有良好的应用前景,是涂层研发的新方向。     

轧制工艺对AZ31镁合金冲压性能的影响

采用普通轧制、异步轧制、交叉轧制和等径角轧制工艺,制备了具有良好组织状态的AZ31镁合金板材,并对这几种不同轧制工艺制备的AZ31镁合金板材的冲压性能进行了研究,分别考察不同轧制工艺下的镁合金板材的应变硬化指数、塑性应变比和杯突实验Erichsen值,确定不同轧制方式对镁合金冲压性能的影响。结果表明,等径角轧制所制备AZ31镁合金板材的Erichsen值最大,表现出了最优的室温成形性能。     

等离子体电解氧化膜的工艺优化及耐腐蚀性能评价

对镁合金等离子体电解氧化膜的表面制备工艺进行了研究.采用正交设计法优化实验方案,对最佳工艺条件下制备的氧化膜的微观形貌、相组成进行了研究;采用点滴腐蚀、动电位极化曲线、循环阳极极化曲线、电化学阻抗谱及浸泡腐蚀试验对AZ31镁合金及等离子体电解氧化膜的耐腐蚀性能进行了综合评价.结果表明,制备的等离子体电解氧化膜的最佳工艺为KOH 4g/L、硅酸盐20 g/L、氧化电压300 V、氧化时间30 min;氧化膜主要成分为MgSiO3和Mg2SiO4,经过等离子体电解氧化之后其显微硬度、耐点滴腐蚀、耐均匀腐蚀和耐点腐蚀性能较AZ31镁合金均有较大提高.     

固溶处理对NQZ310K生物镁合金力学与腐蚀性能的影响

为调控心血管支架用可降解镁合金的屈强比,对具有高屈强比的挤压态生物镁合金Mg-3.0Nd-1.0Ag-0.2Zn-0.4Zr(NQZ310K)进行了固溶处理,研究了固溶温度对合金显微组织、力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明:随着固溶处理温度的提高,晶粒逐渐长大,屈服强度降低,而抗拉强度仍然保持较高水平,屈强比明显降低,加工硬化明显;与挤压态的腐蚀性能相比,固溶处理态合金在模拟体液中的腐蚀速率随固溶温度的升高而逐渐加快,腐蚀方式由均匀腐蚀转变为点蚀。     

镁合金表面SiO2-ZrO2溶胶凝胶膜的耐蚀性

采用溶胶-凝胶法在AZ91D镁合金表面制备SiO2-ZrO2复合溶胶凝胶膜.研究膜层制备工艺中的干燥、固化过程对膜层耐腐蚀性能的影响,从而确定了SiO2-ZrO2复合溶胶凝胶膜在镁合金表面的最佳沉积工艺.通过全浸腐蚀试验和电化学测试方法评价了膜层的耐腐蚀性能.试验确定最佳沉积工艺参数:干燥温度为80℃、干燥时间为9 h、固化温度为250℃、固化时间为1 h.在优化工艺条件下制备的溶胶凝胶膜层对镁合金基体有一定的防护作用,提高了镁合金的耐蚀性.     

医用镁合金表面肝素/蒙脱石涂层耐蚀性研究

目的 为解决镁合金血管支架使血管内皮化、造成再狭窄等问题,在AZ31镁合金表面制备具有抗凝特性的肝素(HS)/蒙脱石(MMT)复合涂层,并研究其耐蚀性能.方法 采用水热法在AZ31镁合金表面制备钠蒙脱石(Na-MMT)涂层,在此基础上通过浸泡法以蒙脱石为载体,制备肝素/蒙脱石复合涂层.利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)对所得涂层进行表面分析,通过电化学分析和析氢速率测定研究涂层的耐蚀性.结果 表面分析结果显示,通过水热法和浸泡法得到了均匀致密的HS-MMT涂层,厚度为41?m.HS-MMT涂层的EDS元素分析图中出现了N、S及蒙脱石的基本元素,同时该涂层的FT-IR和XRD图出现了肝素及蒙脱石的特征峰.耐蚀性研究显示,与AZ31镁合金相比,HS-MMT涂层的自腐蚀电位升高了0.29 V,腐蚀电流密度降低了2个数量级,且其平均析氢速率为0.016 mL/(cm?h),仅为AZ31镁合金平均析氢速率的18％.结论 采用水热法和浸泡法在AZ31镁合金表面成功制备了HS-MMT涂层,该涂层具有良好的耐蚀性能,为镁合金血管支架的研究提供了一种新方案.     

带扩展腔的纯铝及铝钛硼合金连续挤压力的分析与实验研究(英文)

将CONFORM挤压的变形区划分成初始夹紧区、夹紧区、圆锥形扩展腔区、圆柱形挤压筒区和定径区,采用主应力法建立各区力平衡方程,获得了带扩展腔的任意包角连续挤压过程的变形力公式。在自行设计的连续挤压机上对纯铝和铝钛硼合金(Al-5%Ti-1%B)进行实验。采用Gleeble-1500热模拟实验机实测得到铝钛硼合金在变形温度400℃、应变速率3.07s-1条件下的变形抗力为50MPa。计算得到纯铝和铝钛硼合金带扩展腔连续挤压的变形力。实验用的连续挤压径向力与理论计算的连续挤压径向力一致。     

Effect of Stent Radial Force on Stress Pattern After Deployment: A Finite Element Study

The present article presents a method for assessing the radial stiffness of nitinol stents. An idealized stent model was created, and its radial stiffness was calculated by means of finite element modeling. The calculations were validated against experimental measurements. The variation of radial stiffness with geometrical dimensions was calculated, and the effect of increasing radial stiffness on endovascular deployment was analyzed. Peak tensile and compressive stresses as well as stent penetration were calculated in the case of an idealized pulmonary artery model having realistic dimensions as well as stiffness. The results of stress calculations were compared with a second set of simulations, where an idealized behavior of the stent (uniform expansion to a theoretical contact diameter) was modeled. The results show how in reality nitinol stents behave in a non-ideal way, having a non-uniform expansion and exerting non-uniform pressure on the contact areas with the artery. Such non-ideality decreases though with the increase in radial stiffness. The radial force alone may be insufficient in describing the stent-artery interaction, and numerical modeling proves to be necessary for capturing such complexity.     

海洋环境中铝合金表面改性涂层的电化学性能

目的对换热管用6061铝合金表面进行改性防护,研究一种在其表面具有牺牲性阳极保护效果且腐蚀速率小的涂层材料。方法采用线材火焰喷涂工艺在6061铝合金表面制备不同成分的锌铝涂层,分别为纯Zn、Zn50、Al95、Al、Al-RE共5种涂层,使用SEM、EDS、XRD分析测试方法对涂层形貌及成分进行分析,并测定涂层在3.5%NaCl溶液中的Tafel曲线。结果相同参数下在铝合金表面制备的涂层表观质量良好,无明显缺陷,符合热喷涂对于涂层质量的要求。常温环境下,Zn、Zn50、Al95、Al、Al-RE涂层的电位比6061铝合金的电位更负,5种涂层对6061铝合金都具有阳极性保护层的作用。结论从腐蚀电流和腐蚀电位考虑,Al95、Al-RE作为牺牲性阳极保护涂层的作用会更好。     

AZ61镁合金电磁搅拌的研究及力场分析

采用永磁体搅拌的方法制备了AZ61镁合金。对其组织和腐蚀性能进行了研究。以电磁场和磁流体动力学原理为基础，分析了旋转永磁体磁场内液态金属的受力。结果表明：液态金属在永磁体搅拌过程中，受到大小和方向周期变化的径向力和切向力；在这一效果（即电磁振荡）的作用下。凝固组织发生变化，进而影响到基体的腐蚀性能.     

三效连续蒸发结晶装置中TA10换热器的失效分析

目的 针对国内某化工厂氯化铝生产线上三效连续蒸发装置中换热器发生的换热管束泄漏事故,进行相应的失效分析,找出其原因,以避免相似的腐蚀失效事故再次发生.方法 采用宏观检测方法确定发生腐蚀的位置及腐蚀的宏观形貌,由全浸试验确定TA10合金在管、壳程工况下的耐蚀性,通过电镜扫描观察表面腐蚀的微观形貌,最后借助能谱分析和X射线衍射的方法确定腐蚀产物的成分.结果 换热器中挡流板被腐蚀,其表面金属发生大面积不规则剥落,换热管束外侧发生严重腐蚀,金属大面积剥落,管程出口处只有焊缝处发生明显腐蚀.TA10合金在管程工况下不会发生腐蚀,而在壳程工况下,会发生较为严重的腐蚀,腐蚀表面呈现出多层状结构,且表面形状无规则,生成的腐蚀产物为TiH2.结论 TA10合金在壳程工况下,并不能达到良好的耐蚀效果,现有工艺条件下,露点的产生使换热管外侧有高浓度盐酸产生,其会和TA10合金发生严重的吸氢反应,从而导致氢致开裂以及吸氢脆化,伴随气体的冲刷,便出现了金属大面积剥落现象,换热管与管板在连接处发生缝隙腐蚀,缝隙内钛作为阳极发生溶解.最后针对性地提出了防腐蚀建议.     

退火工艺对Cu-30Ni合金管耐海水腐蚀性能的影响

    通过电化学测试方法研究了不同参数退火后Cu-30Ni合金管在静止人工海水中的腐蚀行为.结果表明,海水腐蚀初期,富Ni表面膜对Cu3-0Ni合金管耐海水腐蚀性能的影响起主要作用,其相对于基体成为阳极性保护,且随着退火温度升高,保温时间延长,Cu3-0Ni合金管抗蚀能力越好;随着海水浸泡时间的延长,退火后Cu-30Ni合金管的显微组织结构对海水腐蚀性能影响占优,细小的富Ni颗粒成为微电池的阳极,优先被腐蚀;720℃×30 min热处理后试样抗腐蚀性能较好,腐蚀40天后,没有发现点蚀坑.     

Deformation behavior ofA6063 tube with initial thickness deviation in free hydraulic bulging

Experiment on seamless tubes of aluminum alloy A6063 with initial thickness deviation of 0-20% was conducted through a free hydraulic bulging with tube ends free. The influence of initial thickness deviation on the cross-section profile, thickness distribution, maximum internal pressure and maximum radial expansion was investigated. FEM simulation was also performed in order to examine and help explaining the experimental results. The results indicate that the internal pressure and maximum internal pressure appear to be little influenced by the initial thickness deviation, and that the cross-section profile of the bulged tube changes diversely and can not be a perfect circle. The results also suggest that the increase in initial thickness deviation may lead to a remarkable decrease in maximum radial expansion, and a rapid increase in thickness deviation and the center eccentricity of the inner and outer profiles.     

TC4钛合金铜镀层的性能*

传统的氰化物镀铜工艺会对环境造成极大的危害,钛合金无氰镀铜技术具有较高的研究价值。采用无氰化物硫酸盐镀铜技术在TC4钛合金表面制备铜镀层,利用扫描电子显微镜和能谱仪对其镀层形貌、成分、结合力、磨损形貌进行分析,并利用电化学方法和摩擦磨损试验研究其抗蚀性与耐磨性。结果表明:无氰化物镀铜技术在TC4钛合金表面电镀铜可获得表面均匀致密,结合力良好的镀层;TC4钛合金表面电镀铜后,摩擦因数由0.520降至0.381,可见钛合金表面铜镀层通过减摩作用能有效的改善和提高其耐摩擦磨损性能。TC4钛合金镀铜和未镀铜表面均存在钝化区,两者维钝电流密度分别为1×10-2 A/cm2和4×10-5 A/cm2,均有较好的抗腐蚀性能,TC4钛合金镀铜后的表面抗腐蚀性能较基体有所降低。