铸造镁合金Mg-Nd-Zn-Zr的生物腐蚀性能

对铸态(F)Mg-3.08Nd-0.27Zn-0.43Zr(质量分数,%)镁合金进行了固溶处理(T4)及固溶+人工时效(T6)。采用光学显微镜研究了F、T4、T6状态下Mg-3.08Nd-0.27Zn-0.43Zr合金的显微组织,采用析氢和失重实验测试合金在模拟体液中的生物腐蚀性能,并且利用扫描电子显微镜观察了腐蚀后合金的表面腐蚀形貌,采用电化学法测试了合金在模拟体液中的循环极化曲线。结果表明:固溶处理及固溶+人工时效处理均有助于提高合金在模拟体液中的生物腐蚀性能,且Mg-3.08Nd-0.27Zn-0.43Zr合金在模拟体液中的腐蚀方式为均匀腐蚀。     

固溶处理对Mg-2.0Zn-0.5Zr-3.0Gd生物降解镁合金组织及耐腐蚀性能的影响

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)研究固溶处理温度对Mg-2.0Zn-0.5Zr-3.0Gd(质量分数,%)生物镁合金显微组织的影响,通过失重、析氢和电化学方法研究合金在模拟体液(SBF)中的耐腐蚀性能。结果表明:铸态合金中,第二相(Mg,Zn)3Gd在合金基体中呈网状分布。固溶处理温度在460～500℃时,合金的晶粒尺寸随温度的升高而逐渐增大,温度为480℃时,没有溶入基体的(Mg,Zn)3Gd相以颗粒状或长条状的形式存在于基体中,部分颗粒与α-Mg基体具有共格关系。随着固溶处理温度的升高,合金的腐蚀速率先减小后增大,固溶处理温度在480℃时,合金的耐腐蚀性能比铸态合金的有了较大的提高。在120 h的浸泡实验中,合金的腐蚀速率在最后24 h时逐渐趋于稳定。     

固溶处理态Mg-Nd-Gd-Sr-Zn-Zr镁合金的显微组织及其在模拟体液中的腐蚀行为

对Mg-(4-x)Nd-x Gd-0.3Sr-0.2Zn-0.4Zr(x=0,1,3,质量分数,%,下同)镁合金进行了固溶处理。采用扫描电镜、能谱分析仪和X射线衍射仪研究了合金的显微组织与物相。利用失重和析氢法测试了合金在模拟体液中的腐蚀速率,并观察了合金的腐蚀形貌。结果表明,含1%Gd的合金晶粒最细小,且第二相较为连续地分布在基体周围,腐蚀速率也最低;而含3%Gd的合金晶粒最粗大,腐蚀速率最快。3种合金的腐蚀形貌较为均匀。     

固溶处理制度对挤压态Mg-Zn-Y-Nd镁合金在模拟体液中腐蚀和析氢行为的影响规律研究

结合电化学测试、析氢实验和腐蚀形貌观察,对比研究了固溶处理前后挤压态Mg-6Zn-1.2Y-0.8Nd镁合金样品在Hank's溶液中的腐蚀行为。结果表明,经475℃固溶4 h (T4)后,经不同预浸泡时间处理后合金样品的抗腐蚀能力均得到了提升。当预浸泡时间少于24 h时,热处理前后合金样品的抗腐蚀能力均随着浸泡时间的延长而提升。然而,当预浸泡时间为48 h时,两种处理态样品的抗腐蚀能力均有所降低。析氢实验结果表明,T4态合金样品的析氢速度是挤压态样品的0.75倍。对比固溶处理前后合金样品的腐蚀形貌,可见挤压态合金样品表面的腐蚀情况较为严重,且腐蚀坑明显较多较深。     

固溶处理对Mg-Nd-Zn-Zr系合金生物腐蚀性能的影响

采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)研究了固溶处理对Mg-2Nd-0.5Zn-0.4Zr和Mg-2Nd-0.5Zn-0.4Zr-3Y两种镁合金显微组织的影响,通过析氢、质量损失测试及电化学方法研究其在模拟体液(SBF)中的生物腐蚀性能;并对比分析了稀土Y的添加对镁合金组织及腐蚀性能的影响。结果表明:经过固溶处理后,合金的大部分析出相溶于基体,其在SBF中腐蚀速率仅为铸态合金的44.35%和46.67%;添加稀土Y使合金中析出相增多,出现新的块状析出相Mg24Y5,合金的耐生物腐蚀性能得到提高。     

固溶温度对Mg-2Nd-2Gd-0.3Sr-0.2Zn-0.4Zr镁合金腐蚀性能的影响

利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析了不同固溶处理温度下Mg-2Nd-2Gd-0.3Sr-0.2Zn-0.4Zr镁合金的显微结构,采用析氢和质量损失法测试了合金在模拟体液中的腐蚀性能。结果表明,随着固溶温度的升高,合金中共晶相含量减少,且由相对连续分布转变为不连续性分布,晶粒有所长大,晶粒内部针状析出相增多;合金在模拟体液中的腐蚀速率顺序为540℃495℃525℃510℃,并呈均匀腐蚀,表明当合金中共晶相连续分布时,耐蚀性能较好,当共晶相不连续分布时,共晶相含量越少合金的耐蚀性越好,且其含量和分布对合金腐蚀方式没有明显影响,而晶粒内富Zr析出相增加了合金局部腐蚀倾向性。     

T6处理工艺对Mg-Y-Cu-Zr合金显微组织和耐腐蚀性能的影响

为研究T6热处理工艺对Mg-6.6Y-2.6Cu-1.2Zr镁合金组织和耐腐蚀性能的影响,对合金进行了不同工艺的固溶处理和相同工艺的时效处理。固溶处理工艺为420℃、440℃和460℃保温12h水冷,时效处理工艺为200℃×12h。采用光学显微镜和扫描电镜观察合金的显微组织,通过电化学法测试合金的耐蚀性能。结果表明:随着固溶温度的升高,合金中β相数量减少,且其形貌从不规则形状转变为条状;LPSO结构的体积分数先增多后减少;合金的腐蚀速率先增大随后显著降低。经460℃×12h水冷随后200℃×12h时效处理的Mg-6.6Y-2.6Cu-1.2Zr合金的耐蚀性能显著提高,为铸态合金的4.6倍,表明合适的T6处理工艺可有效提高Mg-6.6Y-2.6Cu-1.2Zr镁合金的耐蚀性能。     

固溶处理对Mg-1Zn-0.3Zr-2Gd-0.3Sr合金组织和腐蚀性能的影响

采用扫描电镜(SEM)以及光学显微镜(OM)观察了Mg-1Zn-0.3Zr-2Gd-0.3Sr合金的微观组织。用X射线衍射仪(XRD)分析了合金的偏析相,并用浸泡测试和电化学试验研究了合金的腐蚀性能。结果表明:铸态合金的偏析相最多,平均腐蚀速率为1.102 mm/a;随着固溶温度的升高,合金的偏析相逐渐减少,组织逐渐变得较为均匀,平均腐蚀速率基本逐渐降低;经510℃固溶处理的合金的平均腐蚀速率最小为0.63 mm/a,比铸态合金的平均腐蚀速率降低了42.8%。     

250℃时效处理对Mg-10Gd-3Y-0.4Zr稀土镁合金腐蚀行为的影响

采用盐水浸泡实验研究了铸态(F)、固溶(T4)和250℃下不同时效时间的Mg-10Gd-3Y-0.4Zr镁合金在5%NaCl溶液中的腐蚀行为.结果表明,时效时间为193小时之前,合金的腐蚀速率随时效时间增加而增加,之后有所降低;T4态合金的耐蚀性最好,F态最差.合金腐蚀速率随热处理状态的变化与其微观组织有关,F态合金中的富RE化合物能与基底α相构成电偶腐蚀而加剧合金腐蚀;峰值时效状态下合金中的β'和β1相不能作为腐蚀阻挡层,而过时效状态下连续分布的β相能在一定程度上起腐蚀阻挡层作用,降低合金腐蚀速率.     

Gd离子注入对固溶态Mg-Nd-Sr-Zr合金生物腐蚀行为的影响

对固溶态Mg-Nd-Sr-Zr合金进行了钆(Gd)离子注入改性处理;采用SRIM 2008软件对Gd离子注入过程进行了模拟分析;采用光学显微镜(OM)观察了镁合金的显微组织,并利用X射线衍射仪(XRD)分析改性层中的物相组成,同时结合X射线光电子能谱(XPS)表征改性层中化学成分与元素价态,采用电化学实验及析氢实验评价了基体镁合金与注入镁合金在模拟体液(SBF)中的生物腐蚀行为。结果表明:Gd离子注入有助于提高固溶态Mg-Nd-Sr-Zr合金在SBF中耐生物腐蚀性能,且当注入剂量为2.5×10~(16)cm~(-2)时,注入镁合金的耐生物腐蚀性能最佳。     

Zn含量对Mg-Gd-Zn合金显微组织与力学性能的影响

研究了3种成分的Mg-11Gd-(1,1.5,2)Zn合金的显微组织和力学性能。结果表明,合金的铸态显微组织均由α-Mg基体、(Mg,Zn)3Gd共晶相和14H型LPSO相组成。铸态组织中(Mg,Zn)3Gd相的体积分数随Zn含量的增加而增大,且其热稳定性不断提高。同时,合金中LPSO相的体积分数也随Zn含量的增加而逐渐增大。合金在常温时的抗拉强度随着Zn含量的增加而降低,其中Zn含量较少的Mg-11Gd-1Zn合金在T6处理后呈现最高的强度和良好的塑性。当Zn含量较多时,合金T6处理的效果却远低于T5处理。随Zn含量的增加,合金在200℃高温下的抗蠕变性能也略有下降,但3种合金的抗蠕变性能都优于WE54合金。     

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。     

Investigation of the corrosion for Mg-xGd-3Y-0.4Zr (x = 6, 8, 10, 12 wt%) alloys in a peak-aged condition

The corrosion behaviour of Mg-6Gd-3Y-0.4Zr (GW63K), Mg-8Gd-3Y-0.4Zr (GW83K), Mg-10Gd-3Y-0.4Zr (GW103K) and Mg-12Gd-3Y-0.4Zr (GW123K) were investigated in peak-aged condition using immersion and salt spraying tests and electrochemical measurements in 5% NaCl solution. The corrosion resistances of Mg-xGd-3Y-0.4Zr alloys were found to decrease with the increase of Gd content from 6% to 10% and then increase from 10% to 12%. The corrosion products of Mg-xGd-3Y-0.4Zr alloys were discovered to be composed of voluminous tiny erect flakes by FE-SEM, and the compactness of the corrosion films decreases with the increase of Gd content. The results of AES revealed that the corrosion film is enriched with Gd and Y. The potentiodynamic polarization curves showed that the overpotentials of cathodic hydrogen evolution on GW63K and GW83K are much higher than on GW103K and GW123K. The results of EIS are in good agreement with the morphologies of the corrosion products and the corrosion rates of the corrosion tests.     

Al和Li含量不同的时效态Mg-Gd-Zn-Zr-Ag合金的组织和力学性能

研究了铝和锂元素含量不同的Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr-0.5Ag(质量分数,%)合金经T6热处理后的组织演变和力学性能。结果表明,T6热处理后,有新的Mg3Gd颗粒从Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr-0.5Ag合金中析出,且Mg-12Gd-4Al-3Li-1Zn-0.5Zr-0.5Ag和Mg-12Gd-6Al-5Li-1Zn-0.5Zr-0.5Ag合金中的大多数Al2Li3相变得更细小,分布更均匀。时效态Mg-12Gd-4Al-3Li-1Zn-0.5Zr-0.5Ag和Mg-12Gd-6Al-5Li-1Zn-0.5Zr-0.5Ag合金中的晶粒尺寸和c/a比值相比时效态Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr-0.5Ag合金有显著的减小,这有利于提高抗拉强度和塑性。时效态Mg-12Gd-6Al-5Li-1Zn-0.5Zr-0.5Ag合金具有最佳的抗拉强度、弹性模量和塑性匹配,其抗拉强度为210 MPa,弹性模量为50.7 GPa,延性率为24.8%。     

热处理工艺对高真空压铸Mg–8Gd–3Y–0.4Zr镁合金组织及力学性能的影响

研究T4和T6热处理状态下高真空压铸Mg-8Gd-3Y-0.4Zr（质量分数,%）合金的微观组织、化合物含量、力学性能及断裂行为。铸态Mg-8Gd-3Y-0.4Zr合金微观组织主要由α-Mg和共晶Mg24（Gd,Y）5化合物组成。经固溶处理后,共晶化合物大量溶解于镁基体,合金主要含过饱和α-Mg及方块相。固溶合金中方块相的含量随固溶温度的升高而增大,力学性能也有所提高。根据微观组织结果,确定475℃,2 h为Mg-8Gd-3Y-0.4Zr合金最优固溶方案。合金的最佳屈服强度为222.1 MPa,延伸率可达15.4%。铸态,T4状态下和T6状态下合金的拉伸断裂模式为穿晶准解理断裂。     

不同固溶状态Mg-10Gd-3Y-1.2Zn-0.5Zr合金的力学性能及断裂行为研究

通过在Mg-10Gd-3Y-0.5Zr合金中添加少量Zn制备出一种新型Mg-10Gd-3Y-1.2Zn-0.5Zr合金,并利用扫描电子显微镜、拉伸试验机分析研究Mg合金不同状态下的显微组织、力学性能及断裂行为。结果表明：Mg-10Gd-3Y-1.2Zn -0.5Zr合金在不同的时效状态下,铸态塑性差,T4态塑性好,T6态塑性优于铸态但劣于T4态,且所有样品都是脆性解理断裂为主,晶界和层状相界面比化合物界面结合牢固。通过比较3个不同温度下T6态的力学性能,发现提高固溶温度能提高合金的强度,但延伸率会略降。并且Zn促进层状相生长,但是对基体塑性提高作用有限。     

Influence of Nd on Microstructure and Bio-corrosion Rsistance of Mg-Zn-Mn-Ca Alloy

将0.4%(质量分数,下同)的Nd添加到Mg-6Zn-1Mn-0.5Ca合金中,以研究稀土元素Nd对合金显微组织和耐生物腐蚀性能的影响。采用金相(OM)、带能谱的扫描电镜(SEM+EDS)以及XRD等手段分析了合金的微观组织。采用静态浸泡、析氢和电化学极化等手段研究了合金在模拟体液(SBF)中的耐腐蚀性能。结果表明,随着Nd的添加,合金的显微组织得到了明显的细化。在Mg-6Zn-1Mn-0.5Ca-0.4Nd合金中形成了2种第二相的机械混合物Ca2Mg6Zn3+Mg41Nd5。在SBF中浸泡7d以后,较多的此种混合物仍残留于含Nd合金的表面,而在不含Nd的合金中,只有极少量的颗粒状Ca2Mg6Zn3残留在其表面。故Nd的添加显著提高了Mg-6Zn-1Mn-0.5Ca合金的耐生物腐蚀性能。     

时效态Mg-Gd-Y-Zr镁合金压缩性能和组织演变

采用Gleeble-3500热模拟机对时效态Mg-10Gd-3Y-0.5zr (GW103)和Mg-12Gd-3Y-0.5Zr(GW123)稀土镁合金在变形温度为25～350℃、应变速率为0.01 s~(-1)、最大变形程度为1的条件下进行压缩模拟试验,利用金相显微镜和扫描电镜观察组织变化.结果表明:GW103和GW123合金的室温抗压强度分别为419MPa和460MPa;150-200℃时GW123合金的抗压强度大干GW103合金;当温度高于250℃时,两种合金的抗压强度相近.分析表明250℃以下压缩时,孪生变形是影响压缩力学性能的主要因素;300～350℃压缩时,晶界和变形带处发生动态再结晶是影响压缩力学性能的主要因素.     

The effects of heat treatment and zirconium on the corrosion behaviour of Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr (wt.%) alloy

The corrosion behaviours of Mg-3Nd-0.2Zn (wt.%) (NZ) and Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr (wt.%) (NZK) alloys were investigated in as-cast (F), solution-treated (T4) and artificially-aged (T6) conditions in 5% NaCl solution using immersion test and electrochemical measurements. The immersion test indicates that both NZ and NZK alloys exhibit better corrosion resistances in T4 and T6 states than in the F condition due to the galvanic corrosion between the cathodic Mg₁₂Nd compound and the anodic α matrix in the F condition. The NZK alloy demonstrates lower corrosion rates than the NZ alloy in three conditions, which indicates that the addition of zirconium has a beneficial effect on the corrosion resistance. It was discovered by field emission scanning electron microscope (FE-SEM) that the corrosion products of NZK-T6 formed in salt solution are composed of sandwich shape compounds, while that of NZ-T6 is composed of fine needle-like compounds and small particles. The former are more uniform and compact than the latter and can play a more protective role for the alloy. Electrochemical measurements also confirmed that the more protective film formed on the NZK than on the NZ alloy.     

Mg-11Y-5Gd-2Zn镁合金干滑动的摩擦磨损行为

采用往复式摩擦磨损试验机对铸态和T6态Mg-11Y-5Gd-2Zn合金进行干摩擦磨损试验,研究载荷（3~15N）、磨擦速度（0.03~0.24m/s）、摩擦温度（25~200 °C）对合金磨损率的影响,并通过扫描电镜观察合金磨损表面形貌和磨屑。结果表明：随着载荷的增加,合金的磨损率几乎呈线性增加;随着摩擦速率的增加,合金的磨损率降低;铸态合金的磨损率高于T6态合金的。Mg-11Y-5Gd-2Zn合金中的Mg12Y1Zn1相、表面氧化相和残留的磨屑影响合金的磨损率。在本试验条件下,磨损机制主要是粘着磨损和塑性变形。