挤压态Mg99.2Ca0.6Mn0.2合金的力学行为及腐蚀性能研究

研究了挤压态Mg99.2Ca0.6Mn0.2镁合金的位伸行为和压缩行为,探讨了合金在不同PH值的SBF模拟体液中的电化学极化曲线和阻抗谱,以评定合金的腐蚀性能,为镁合金植入材料的制备提供依据。结果表明：挤压态Mg99.2Ca0.6Mn0.2合金表现出准解理断裂的特征,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为279 MPa、251 MPa和11%,抗压强度为330 MPa。腐蚀介质的PH值对合金的腐蚀性能有显著影响。随着腐蚀介质PH值升高,阻抗谱弧半径大幅度增大,合金的腐蚀电位升高,腐蚀电流密度降低,合金的腐蚀速率明显下降。在阻抗谱的低频端出现了一个时间常数。PH值为7.2和10的SBF溶液中的瞬时腐蚀速率分别为4.1 mm/a和0.2 mm/a。     

挤压态Mg-2Sn-1Al-1Zn合金在模拟体液中的电化学腐蚀行为

通过对挤压态Mg-2Sn-1Al-1Zn合金进行电化学测量(稳定开路电位、极化曲线、阻抗)以及浸泡在模拟人体体液(SBF)不同时间后的阻抗测试,研究其在模拟体液中的电化学腐蚀行为。结果表明:挤压态Mg-2Sn-1Al-1Zn合金的稳态开路电位值(OCP)约为-1.57 VSCE,极化腐蚀速率(Vi)为8.98 mm/a,阻抗(Rp)为1011.21Ω·cm^2。浸泡在模拟体液中不同时间的阻抗结果表明,阻抗呈先增大后减小的趋势,浸泡2 h后,峰值阻抗为2151.62Ω·cm^2,这与浸泡后合金表面出现致密的腐蚀产物层有关。     

挤压温度对Mg-2.0Zn-0.5Zr-3.0Gd生物降解镁合金组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响

研究挤压温度对铸态Mg-2.0Zn-0.5Zr-3.0Gd生物镁合金组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明:挤压温度在330～350℃时,动态再结晶的体积分数随挤压温度的升高而增加;在350～370℃时,动态再结晶的体积分数随温度的升高而降低。挤压态合金的析出相主要由纳米级的棒状(Mg, Zn)_3Gd相和新析出的颗粒状Mg_2Zn_(11)相组成。合金的力学性能与动态再结晶晶粒的体积分数成正比关系。挤压温度为350℃时,合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为(247±3) MPa、(214±3) MPa和(26.7±1.1)%。随着挤压温度的升高,合金的腐蚀速率先减小后增大,挤压温度为350℃时,合金的静态腐蚀速率及析氢腐蚀速率分别为0.614 mm/a和0.598 mm/a。     

静液挤压制备的AZ80镁合金管材的腐蚀行为

采用浸泡腐蚀试验、失重腐蚀试验以及电化学方法等研究了静液挤压AZ80镁合金在pH 6.1的0.1mol/L Na2SO4溶液中的腐蚀行为。结果表明,静液挤压使得AZ80镁合金晶粒尺寸变小且变形不均匀,降低了镁合金在含硫介质中的耐蚀性,表现为浸泡试验中更严重的表面腐蚀形貌、失重试验中更大的平均腐蚀速率、极化曲线中更大的腐蚀电流密度以及电化学阻抗谱中更低的极化电阻。这主要是因为静液挤压变形使得AZ80镁合金内部存在大量的位错缠结,这样产生的残余内应力会增大镁合金的电化学活性,降低镁合金的耐蚀性。     

激光表面熔凝处理对Mg_(67)Zn_(28)Ca_5合金显微组织和生物腐蚀行为的影响

通过激光熔凝处理对共晶成分的Mg_(67)Zn_(28)Ca_5合金进行了表面改性,研究了Mg_(67)Zn_(28)Ca_5合金激光熔凝处理前后的显微组织、相结构和元素分布以及在人工模拟体液中的耐生物腐蚀性能。研究结果表明,Mg_(67)Zn_(28)Ca_5合金经激光熔凝处理后,在合金的表层形成了平均厚度约508μm的熔凝层,熔凝层晶粒平均尺寸约10μm。与铸态和固溶态的合金相比,熔凝层在人工模拟体液中的腐蚀电位分别正移了76和60 mV;熔凝层的腐蚀速率分别降低了82%和78%。经激光熔凝处理后,合金表面的氧化膜也更为致密,提高了合金初期的耐腐蚀性能;MgZn_2相含量减少和第二相尺寸的减小,降低了电偶腐蚀,减缓了α-Mg基体相的腐蚀。     

AZ31与NZ30K合金作为镁电池负极材料的电化学性能

采用恒温浸泡、交流阻抗和极化曲线法分别研究铸态(F)和固溶态(T4)的NZ30K以及挤压态AZ31镁合金在不同浓度MgCl2、MgSO4、Mg(COOCH3)2、MgBr2溶液中的腐蚀行为和电化学性能.结果表明随着电解液中电解质浓度的增加,3种镁合金的自腐蚀速率均增大.F态和T4态的NZ30K合金在MgSO4溶液中腐蚀速率最快,在MgBr2溶液中耐蚀性能最好,而AZ31合金在MgCl2溶液中耐蚀性能最差,在MgSO4和Mg(COOCH3)2中具有较好的耐蚀性能.电化学阻抗谱(EIS)结果表明在4种电解液中,镁合金的高频端容抗环半径均随着电解质浓度的增加而减小,这与恒温浸泡的实验结果相吻合.     

热挤压和时效处理对生物可降解Mg-Zn-Y合金性能的影响（英文）

采用粉末冶金法制备了Mg-6%Zn-1%Y生物医用镁合金并进行了热挤压变形处理。挤压后的样品在150℃下分别时效24和72h。对实验用合金的显微组织和腐蚀行为进行了研究。显微组织结果表明,合金包含α-Mg、MgZn、MgZn_2和Mg_3YZn_6(I相)。热挤压工艺显著细化晶粒并提高了合金的力学性能和耐腐蚀性能。其中热挤压后合金的压缩强度在365~399MPa之间,且浸泡实验中的析氢量低于烧结态合金。另外,由于更均匀的腐蚀行为,时效72h的合金分别在浸泡实验和动电位极化实验中显示出更低的腐蚀速率和腐蚀电流密度,并在电化学阻抗谱(EIS)中获得了较高的电阻值(R_p)。结果表明,时效72h合金较其他3种合金具有更优异的腐蚀性能。     

等通道转角挤压对生物Mg-Zn-Ca合金显微组织与腐蚀行为的影响

旨在探讨等通道转角挤压(equal-channel-angular-pressed,ECAP)对生物医用Mg-3Zn-0.2Ca合金的显微组织以及腐蚀行为的影响。对铸态Mg-3Zn-0.2Ca合金进行了1,2,4道次的剪切挤压变形。采用光学显微组织观察、X射线反射法、电化学等手段研究了挤压道次对镁合金显微组织、织构以及腐蚀行为的影响,也特别关注了ECAP对试样的不同截面方向的显微组织演变以及模拟体液(simulatedbodyfluid,SBF)电化学腐蚀行为的影响。结果表明:ECAP变形后铸态Mg-3Zn-0.2Ca镁合金晶粒逐渐细化,变形后镁合金呈现出与挤压方向呈一定角度的002面剪切织构;随着挤压道次增加,合金的耐蚀性先增加后降低。等通道转角挤压对合金耐蚀性的影响是晶粒尺寸、晶体缺陷和织构变化的综合效果;ECAP变形后合金不同截面方向呈现不同的耐蚀性,垂直于挤压方向截面的耐蚀性优于另2个方向截面的耐蚀性。     

生物医用Mg-3Zn-0.2Ca合金显微组织与性能研究（英文）

针对生物医用Mg-3Zn-0.2Ca的显微组织、力学性能以及生物腐蚀行为,采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、拉伸实验机、电化学以及浸泡测试方法进行了研究。XRD结果表明Mg-3Zn-0.2Ca合金中的第二相主要为Mg_7Zn_3,Mg_2Zn_3,Mg_4Zn_7等金属间化合物相。相比于铸态,经过56:1挤压比变形后的Mg-3Zn-0.2Ca合金晶粒明显细化,平均晶粒尺寸从119.1μm降到2.5μm,降低了47.6倍。挤压态Mg-3Zn-0.2Ca合金的屈服强度(0.2%TYS)、抗拉强度以及延伸率分别为205,336 MPa和17.85%,电化学以及浸泡测试表明挤压态合金的耐蚀性明显优于铸态Mg-3Zn-0.2Ca合金,其主要归因于晶粒细化。新设计的生物医用Mg-3Zn-0.2Ca合金呈现出了良好的综合力学性能以及生物耐蚀性。     

球磨法制备Mg_2Ni-xMLNi_(3.8)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.2)储氢合金的电化学性能研究

研究了球磨方法制备的Mg_2Ni-xMLNi_(3.8)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.2)(x=0,10,20,30)复合型镁基储氢合金的电化学性能。结果表明,相比原始Mg_2Ni合金,添加球磨制备的MLNi_(3.8)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.2)复合型镁基储氢合金的循环放电性能和电化学催化活性都得到改善,其中以Mg_2Ni-30wt%MLNi_(3.8)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.2)复合型镁基储氢合金的电化学性能改善效果最佳。     

时效处理对Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金组织和性能的影响

通过X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜、极化曲线、阻抗谱等对铸态、时效态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金的显微组织、力学性能及耐蚀性能进行了研究。结果表明:铸态Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金由α-Mg、树枝状相Mg_(24)(Gd,Y)_5及颗粒状相Mg_5(Gd,Y)组成,合金经515℃×8 h固溶+225℃×36 h时效处理后,树枝状Mg_(24)(Gd,Y)_5转变为大量薄片状及细长条状的Mg_5(Gd,Y)相。室温力学性能测试结果表明,经时效处理后的合金显微硬度增加27.8%,达到101.97 HV0.1,抗拉强度增加52.5%,达到305 MPa,规定塑性延伸强度增加121.3%,达到239 MPa。极化曲线及阻抗谱表明,时效处理后合金的腐蚀电流密度减小,容抗弧半径增大,电荷传递电阻增大,合金耐腐蚀性能增强。     

挤压态低合金化Mg-0.5Bi-0.5Y-0.2Zn合金的腐蚀行为及力学性能（英文）

研发一种新型低合金化Mg-Bi-Y-Zn合金系，该合金系在673 K的挤压温度下成功成型。通过扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、电化学试验和拉伸试验研究挤压态合金的腐蚀行为和拉伸性能。挤压后，合金表现出几乎完全的动态再结晶组织和典型的挤压织构，在晶粒内可以观察到一些亚微米级析出相。在SBF溶液中，合金的腐蚀模式由最初的点蚀为主转变为中间过程的丝状腐蚀为主；最后经长时间浸泡后，腐蚀模式转变为丝状腐蚀和局部晶粒脱落。挤压态Mg-0.5Bi-0.5Y-0.2Zn合金的屈服强度为237 MPa，极限抗拉强度为304 MPa，伸长率为31%，平均腐蚀速率为0.14 mm/a。由此可见，该合金表现出良好的拉伸性能和耐腐蚀性能匹配度，这主要归因于其均匀的晶粒结构和亚微米级析出相。因此本文所研发的Mg-0.5Bi-0.5Y-0.2Zn合金具有在生物医药领域的广阔应用前景。     

非晶/晶态MgZnCa复合材料在模拟体液中的腐蚀行为

利用熔体旋淬和铜模喷铸法分别制备了Mg_(60+x)Zn_(35-x)Ca_5(x=0, 3, 6, 9)非晶态合金薄带、非晶态合金棒材、非晶/晶态合金棒材;分析了它们的物相组成、晶态的晶粒尺寸和分布情况,以及不同成分的Mg_(60+x)Zn_(35-x)Ca_5(x=0, 3, 6, 9)合金的玻璃形成能力(GFA);研究了完全非晶态的Mg_(60+x)Zn_(35-x)Ca_5(x=6, 9)棒材和非晶/晶态复合的Mg_(60+x)Zn_(35-x)Ca_5(x=0,3)棒材在模拟体液(SBF)中的腐蚀行为。结果表明,MgZnCa合金都具有玻璃形成能力;完全非晶态的MgZnCa合金的GFA和在模拟体液中的耐蚀性均比非晶/晶态复合的MgZnCa合金好;通过调控MgZnCa合金的成分,可以控制MgZnCa合金的降解速率。     

循环性能改善的F-Mg共改性LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2-y)Mg_yO_(2-z)F_z锂离子电池材料（英文）

结合共沉淀法和球磨辅助下的高温固相法,合成层状氧化物正极材料Li[Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2-y)Mg_y]O_(2-z)F_z(0≤y≤0.12,0≤z≤0.08),探究F-Mg掺杂对LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_2材料的影响。与以往的研究相比,这种掺杂处理在首次库仑效率和循环性能方面的电化学性能得到实质改善。在充放电倍率为0.2C和电压范围为2.8~4.4 V的条件下,Li[Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.11)Mg_(0.09)]O_(1.96)F_(0.04)的首次放电比容量和库伦效率分别为189.7 m A·h/g和98.6%,100次循环后容量保持率为96.3%。电化学阻抗谱(EIS)结果表明,Mg-F掺杂降低了电荷转移电阻,从而提高了反应动力学,这是材料具有更高倍率性能的主要原因。由于Li[Ni_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.11)Mg_(0.09)]O_(1.96)F_(0.04)具有优异的电化学性能,被看作是很有前景的新型锂离子电池正极材料。     

挤压对Mg-5Li-5Al-0.6Y合金组织、力学性能和腐蚀行为的影响

对铸态Mg-5Li-5Al-0.6Y合金进行了热挤压,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了挤压对铸态合金物相和微观组织的影响。通过对挤压前后的合金进行室温拉伸试验和断口形貌分析,研究了挤压对合金力学性能的影响。通过析氢、质量减少、动电位极化曲线和电化学阻抗分析了挤压对合金腐蚀行为的影响。结果表明,挤压细化了Mg-5Li-5Al-0.6Y合金的晶粒,第二相沿挤压方向破碎成更细小弥散的颗粒,使合金的室温抗拉强度和伸长率分别提高至243.33 MPa和7.31%,合金的腐蚀速率(由质量减少计算得到)从17.60 mm·y^-1降低至8.41 mm·y^-1,提高了合金的耐腐蚀性能。     

铸态与挤压态Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr合金在5% NaCl水溶液中的腐蚀行为(英文)

在5%NaCl水溶液中通过浸泡和电化学测试研究铸态与挤压态Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr镁合金的腐蚀性能。铸态和挤压态Mg-5Y-7Gd-1Nd-0.5Zr镁合金的平均晶粒尺寸分别为100μm和15μm。在腐蚀初期,铸态合金的腐蚀形貌为点蚀和少量丝状腐蚀,挤压态合金的腐蚀形貌为点蚀。挤压态合金的腐蚀速率大于铸态合金的腐蚀速率。包含稀土的第二相在合金中作为阴极,改善了合金的腐蚀性能。铸态与挤压态合金的腐蚀电位分别为-1.658V和-1.591V。探讨了铸态与挤压态合金腐蚀性能不同的原因。     

等通道转角挤压对Mg-4Zn-1Mn-0.2Ca合金显微组织与腐蚀性能的影响

探讨了等通道转角挤压对生物医用合金材料Mg-4Zn-1Mn-0.2Ca合金显微组织和腐蚀性能的影响。通过对挤压态Mg-4Zn-1Mn-0.2Ca合金进行共8道次的等通道转角挤压变形，获得了不同状态的合金，并对3种不同状态的试样进行了显微组织观察。8道次变形后合金的晶粒尺寸最小为10.52μm,且组织更均匀。采用浸泡实验测得了合金在模拟体液中的腐蚀速率，其中8道次变形的合金的腐蚀速率最低，为1.897 mm·y^-1,并通过电化学实验进一步分析了等通道扭转挤压变形后合金腐蚀行为的变化。结果表明：等通道转角挤压变形后挤压态Mg-4Zn-1Mn-0.2Ca镁合金的晶粒逐渐细化且组织更加均匀，随着挤压道次的增加，合金在模拟体液中的局部阻抗逐渐提高，耐蚀性得到了改善。     

组织超细化对ZK60镁合金腐蚀行为的影响

借助等通道转角挤压(ECAP)模具制备了超细晶ZK60镁合金,结合时效处理调控了合金中第二相的分布形态,采用局部电化学阻抗谱(LEIS)结合浸泡试验,分析了组织超细化及小尺度第二相对ZK60镁合金电化学腐蚀行为的影响。结果表明,固溶态ZK60镁合金在3.5%NaCl溶液中的失重速率随着ECAP加工道次的增加而增加;随着浸泡时间的增加,超细晶合金的局部阻抗先增加后下降;后续时效处理使样品中残余应力下降、第二相重新分布,从而提高了表面腐蚀产物对基体的保护作用,改善了超细晶镁合金的耐蚀性。     

电沉积制备镁合金HA涂层的组织及其可降解性能

采用碱热处理＋电沉积＋碱热处理相结合的工艺,在Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金板材表面制备羟基磷灰石（HA）涂层。利用X射线衍射和SEM对涂层的组织和形貌进行了分析,对合金板材及HA涂层板材在SBF溶液中的可降解性能进行了研究,结果表明：通过前碱热处理＋电沉积＋后碱热处理的方法在电沉积温度50℃,电压10 V条件下,在Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金板材表面制备出了平整、致密的HA涂层,其Ca/P的比值（1.72）与人骨的（1.67）相近;HA涂层Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金板材在SBF溶液腐蚀过程中,发现3 d时腐蚀液穿过HA涂层开始浸蚀基体。随着腐蚀时间的延长,部分点蚀的直径扩大,构成局部腐蚀;HA涂层Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金板材在SBF溶液中的初始腐蚀速率低于未涂层的合金板材,其在SBF溶液中的初始pH值的变化低于未涂层的,随降解时间延长,pH变化幅度开始增大,10 d后pH值平均值约为9.2,随后逐步趋于稳定;HA涂层Mg-4.0Zn-1.0Ca-0.6Zr合金板材在SBF溶液中的初始自腐蚀电位与未涂层的相比正移200 mV以上,亦说明了其在SBF溶液中的初始腐蚀速率低于未涂层的,但是随着涂层的脱落将促使腐蚀速率增大。     

镁合金在多因素耦合作用下的腐蚀行为

选择铸态和挤压态AZ61镁合金,采用SEM、XRD和电化学测试等分析手段,研究在120℃和1.8 MPa的NaCl气氛中镁合金的腐蚀形貌和腐蚀机理。结果表明,在NaCl气氛、温度、压力和合金组织状态等多因素耦合作用下,由于β相重新分布以及晶粒尺寸变小,使得挤压态AZ61镁合金的腐蚀速率大于铸态的腐蚀速率,但腐蚀产物均以Mg(OH)2为主。较高的温度与NaCl气氛共同作用是加快镁合金腐蚀的主要原因。