复合挤压对Mg-4Sn-2Al-1Zn合金组织及力学性能的影响

针对镁合金室温强度低、塑性差的问题,采用复合挤压工艺在250℃对Mg-4Sn-2Al-1Zn合金进行了挤压,研究了复合挤压对合金的组织演变、织构及力学性能的影响。结果表明,复合挤压能将Mg-4Sn-2Al-1Zn合金的晶粒尺寸由45.2μm细化至3.1μm,组织均匀。挤压后的合金硬度提升,均匀性改善,屈服强度、抗拉强度和断后伸长率分别为204 MPa、287 MPa和21.0%,较匀质态分别提高了140.0%、91.3%和156.1%。动态再结晶是晶粒细化的主要机制,晶粒细化以及挤压后基面织构增强、织构向挤压方向均匀扩展使合金强度、塑性提高,挤压过程中Mg2Sn相破碎进一步提高了合金的力学性能。上述研究表明复合挤压是一种能有效提高镁合金综合性能的工艺。     

预拉伸形变对Mg-Zn-Sr-Zr-Mn合金降解行为的影响

镁合金具有优异的生物相容性和独特降解性,但其在生理环境中的耐蚀性能较差,严重制约了其在临床应用中的发展。使用预拉伸工艺制备Mg-Zn-Sr-Zr-Mn新型镁合金,通过XRD、OM和SEM探究预拉伸形变量与显微组织、腐蚀速率和膜层形貌间的关系。结果表明：随预拉伸形变量的增大(2%、4%、6%),合金晶粒尺寸被逐渐拉长,孪晶数目逐渐增多,析出相离散程度逐渐增大。4%预拉伸合金由于适量孪晶的出现及析出相离散程度的增大,增加了电偶腐蚀形核点位,加速了合金表面均匀氧化产物的快速产生,增大了合金极化电阻阻值;3种预拉伸合金电化学(0.38、0.25、0.74 mm·a^-1)及失重速率(2.85、1.83、5.88 mm·a^-1)均呈现先降低后升高的趋势。4%预拉伸合金具有较高的耐蚀性证明适当的预拉伸变形能提高界面析出相的连续性,阻碍腐蚀进程,对合金耐腐蚀性能起到积极作用。而当预拉伸形变量继续增加,产生大量位错,创造氢扩散路径,有利于氢富集,导致合金耐蚀性下降。此外,适当的预拉伸形变通过改变残余应力的重新分布,提高腐蚀均匀性,同时提高膜层致密性与连续性,延...     

拉伸取向控制对AZ31镁合金孪生和织构演化的影响

以室温单轴拉伸实验与晶体塑性有限元相结合的方法,通过拉伸取向控制,研究了AZ31镁合金拉伸变形过程中孪生行为、织构演化规律、塑性各向异性之间的关系。基于率相关晶体塑性本构理论,建立了滑移和孪生机制耦合的具有不同取向的晶体塑性本构模型,引入孪晶体积分数研究孪生对AZ31镁合金塑性变形过程中织构演变和力学性能的影响。结果表明,2种不同取向的样品在塑性变形过程中呈现出明显不同的织构演变规律,表现出明显的各向异性。轴向拉伸时孪生被抑制,孪晶激活体积分数低,径向拉伸时孪晶极易产生,孪晶激活体积分数高。轴向试样在整个塑性变形过程中{0001}极图偏移较小,径向试样因大量拉伸孪晶的开启,使得{0001}棱柱面织构的极密度逐渐向RD的正反方向发生明显偏移。     

低热应变镁合金研究综述

镁和镁基合金是重要的轻量化金属材料,广泛应用于汽车、通讯、航空等领域。由于镁合金热膨胀系数较高,当应用于精密器件时易导致组装精密度降低、力学性能下降等问题。因此需要研发低热应变镁基材料,以满足此类应用的要求。本文对降低镁合金热膨胀系数的原理及方法进行综述,归纳比较了合金化、复合材料和特殊加工工艺等调整镁合金热膨胀系数的主要方法的原理,总结出高熔点元素合金化、高硬度颗粒掺杂、低热膨胀系数纤维掺杂以及热处理结合挤压加工方法等降低镁合金热膨胀系数的有效方法,并对未来该领域的研究趋势进行了展望。     

医用稀土镁合金微观组织特征及力学行为研究进展

近年来,镁合金作为生物医用金属材料受到了广泛关注,但其较差的力学强度极易导致植入物在服役周期内崩塌断裂,严重危及患者生命安全。稀土微复合金化作为当下提高可降解镁合金力学性能的有效措施,在消除镁合金杂质元素、净化熔体的同时,还可以起到促进动态再结晶、形成长周期堆垛有序相等作用。因此,本文从稀土镁合金微观结构转变及其与力学性能的基本关联出发,综述了近年来医用稀土镁合金组织特征及力学性能的研究进展,深入发掘了稀土元素、第二相及镁合金力学性能之间的本质关联,详细阐述了连续动态再结晶对稀土镁合金的强韧化机理,全面叙述了稀土元素诱导长周期堆垛有序结构对镁合金力学性能的影响规律。最后,本文对医用稀土镁合金未来的发展方向进行了展望。     

镁合金表面自清洁、自修复防护膜研究

目的在镁合金表面制备具有自清洁、自修复功能的防护膜,实现镁合金的智能防护。方法采用提拉法在AZ61镁合金表面制备含有pH敏感型"核/壳"纳米结构缓蚀剂的无机-有机杂化硅膜,该膜层具有自清洁、自修复功能。利用扫描电子显微镜(SEM)表征膜层表面形貌,利用接触角测量仪(CA)表征膜层的润湿性和粘附性,利用粉笔灰模拟测试膜层的自清洁功能,利用电化学工作站测试膜层的防护性能,并结合分光光度计对缓蚀剂释放浓度的检测来评价膜层的自修复功能。结果制备的膜层中含有大量pH敏感型"核/壳"纳米结构缓蚀剂,且表面粗糙。水在膜层表面的静态接触角高达156.7°,而滚动角只有5°,表明膜层具有超疏水、低粘附特性,这样水滴滚落到膜层表面时,能够带走膜层表面的污染物,从而实现自清洁功能。开路电位及分光光度计测试表明,溶液pH的变化引起膜层中缓蚀剂释放,从而使膜层实现自修复。极化曲线测试结果表明,含有"核/壳"纳米结构缓蚀剂的膜层样品的腐蚀电流密度比镁合金基底样品小了接近2个数量级,其缓蚀效率可达99.36%。电化学阻抗谱(EIS)测试结果显示,含有"核/壳"纳米结构缓蚀剂的膜层阻值高达85105Ω·cm~2,且具有较持久的自修复防护能力。结论成功制备了含有pH敏感型"核/壳"纳米结构缓蚀剂的无机-有机杂化硅膜,该膜层具有自清洁、自修复功能以及优异的防护性能。     

低共熔溶剂在镁合金腐蚀防护中的应用

介绍了低共熔溶剂的性质及特点,综述了低共熔溶剂的国内外最新研究成果,特别是氯化胆碱基低共熔溶剂在镁合金腐蚀防护的应用,分析了镁合金在低共熔溶剂中进行表面处理的可行性。概述了在含氯化胆碱的低共熔溶剂介质中,通过热场、声场、电场以及DES液膜法调控开展镁合金表面化学转化膜的制备、耐蚀机理及反应介质的作用研究,同时将低共熔溶剂与疏水性仿生膜结合,设计出镁合金表面自愈合超疏水涂层。利用低共熔溶剂制备的转化膜的耐蚀性均明显高于镁合金基体,其腐蚀电流密度明显下降。最后对镁合金腐蚀防护的研究现状和方向进行了展望,希望对解决镁合金腐蚀起到一定的指导意义。     

银镁合金内氧化的组织特征

采用真空感应熔炼制备含镁0.2%的银镁合金,冷加工成管材。在大气环境中对合金进行内氧化处理,研究不同氧化温度和时间的组织特征。结果表明,500℃处理后,合金组织为细小的等轴晶粒。大于700℃处理时,表面形成一层细晶区,内部晶粒显著长大,氧化界面向中心移动。内氧化温度小于600℃时,合金晶粒呈线性长大,趋势较平缓;大于600℃时,晶粒快速长大。随着温度升高,内氧化深度呈下抛物线增加。在800℃时,随着氧化时间增加,细晶区和内部晶粒没有明显变化,内氧化深度呈上抛物线增大。     

液相等离子体电解硼碳共渗AZ31镁合金的组织与性能

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、显微硬度计和电化学方法研究了液相等离子体电解硼碳共渗(PEB/C)AZ31镁合金表层的组织与性能。结果表明:PEB/C处理使AZ31镁合金表面形成具有沟壑形貌特征的熔体组织,且熔体组织随PEB/C电压的升高而增多;PEB/C处理AZ31镁合金表层组织由MgO、MgC_2、Mg_2C_3和Mg(BO_2)_2相组成,试样表面硬度增加,且随PEB/C电压的增加呈现"先增加后减小"的变化趋势,PEB/C电压为90 V时,表面硬度达到最大值,由未处理的75.8 HV0.1增加至125.4 HV0.1;PEB/C处理使AZ31镁合金的耐蚀性提高,且随着PEB/C电压的升高,自腐蚀电流密度降低、极化电阻增加,PEB/C电压增加至130 V时,自腐蚀电流密度由未处理的2.396×10~(-4)A/cm~2降低至6.228×10~(-5)A/cm~2,极化电阻由未处理的9.354×10~4Ω增加至3.533×10~5Ω。     

水热溶液pH值对AZ91D镁合金表面珍珠质涂层性能的影响

目的研究水热溶液pH值对AZ91D合金基体上珍珠质涂层的成分、形貌、抗腐蚀能力以及细胞相容性的影响。方法使用不同pH条件下(5.8、7、8.8、11.8)的水热反应溶液,在AZ91D基体上水热合成珍珠质涂层。利用XRD、XPS和SEM分析涂层的化学成分以及微观形貌。用电化学测量系统评估材料在模拟体液(Simulated Body Fluid,SBF)中的开路电位和极化曲线。通过细胞计数试剂盒(CCK-8法)和拍摄细胞荧光照片,来检测珍珠质涂层的细胞相容性。结果珍珠质涂层的成分和形貌会随着水热反应溶液pH值的不同而发生明显的变化。电化学腐蚀试验证实,与空白对照试样相比,沉积有珍珠质涂层的样品的OCP值较高,其Jcorr值也减少了近10倍,Ecorr值向正电位方向移动。此外,弱碱性条件下所沉积涂层的耐蚀性最优,其Ecorr(vs.SCE)值提高了0.16V,Jcorr值降低了8.16?10–5A/cm2。细胞相容性测试结果表明,珍珠质涂层不具有毒性,珍珠粉原材料为涂层提供的大量骨生长因子,能够促进成骨细胞的增殖。结论采用水热反应法,成功地在AZ91D合金基体上制得珍珠质涂层,该涂层可以有效地改善镁合金在人体中的耐蚀性和生物相容性。