Evaluation of electrochemical properties of antibacterial ZnO layers deposited to 316LVM steel using atomic layer deposition

The presence of a biofilm can lead to the disappearance of the surrounding bone tissue and, as a result, disturb the osseointegration process. Unfortunately, both in the case of instability of the implant and long-term bacterial infections, there is often a need for reoperation as well as replacement of the implant, which in turn is associated with huge costs, but most of all discomfort for the patient associated with long-term hospitalization. In order to limit this unfavorable process, the physicochemical properties of the surface layer of implants are indicated. Therefore, the paper proposes applying a layer with antibacterial effect on the surface of 316LVM steel used in bone surgery. As part of the work, the ZnO layer was applied using the atomic layer deposition method with different parameters of the application process (different number of cycles at constant temperature). In the first stage, pitting corrosion resistance tests were carried out using the potentiodynamic method and studies using electrochemical impedance spectroscopy. The surface morphology tests using a scanning electron microscope were also complemented. Obtained results may form the basis for the development of more detailed criteria for the assessment of the final quality of medical devices used in the skeletal system.     

等离子冷床炉单次熔炼制备Ti-2Al-1.5Mn合金

主要介绍了等离子冷床炉单次熔炼制备Ti-2Al-1.5Mn钛合金铸锭在化学成分、组织、内部品质等方面的情况。结果表明,首次使用PAM炉单次熔炼法制备出航空领域工业级厚330mm、宽750mm、长1 000~2 500mm的钛合金扁锭,其化学成分可控且均匀性较好,纵横向组织均匀细小。此外,获得PAM炉单次熔炼法制备的钛合金扁锭全截面低倍组织图谱特征。铸锭经加工变形后获得的板材产品理化性能满足技术要求。     

含La2O3奥氏体不锈钢堆焊合金层晶粒细化机制及对其耐腐蚀、磨损性能的影响

目的 通过在超低碳Cr19Ni10不锈钢堆焊合金中加入稀土氧化物La2O3，细化其微观组织，获得力学性能、耐腐蚀性能和耐磨性能等综合性能优良的堆焊合金层。方法 采用添加La2O3的超低碳Cr19Ni10不锈钢焊条制备了四种不锈钢堆焊合金。采用X射线荧光光谱、红外碳硫分析仪和X射线衍射分析仪，对堆焊合金层的元素组成和相组成进行了测定。采用金相显微镜和晶粒度统计软件，对堆焊合金层的微观组织形貌进行观察，并对晶粒度进行了统计分析。采用显微维氏硬度计和纳米压痕仪对堆焊合金层的硬度和杨氏模量进行了测定。采用电化学工作站和CSM摩擦磨损试验机对堆焊合金层的耐腐蚀性能和耐磨性能进行了评价，并且采用白光共聚焦显微镜对磨损后的磨痕形貌和尺寸进行了观察和测定。采用二维晶格错配度理论，对La2O3/γ-Fe界面间的晶格错配关系进行了计算。结果 在堆焊合金层中加入La2O3，随着La2O3加入量的增加，堆焊合金层奥氏体晶粒细化越明显。当La2O3的添加量由0%增加至1.5%时，奥氏体晶粒平均面积由400 μm²减少为210 μm²。堆焊合金层加入La2O3，可以明显提高其力学性能、耐腐蚀性能和耐磨损性能。当La2O3的添加量由0%增加至1.0%时，堆焊合金层的微观硬度由180HV增加到225HV，宏观硬度由125HBS增加到150HBS，杨氏模量由186 GPa左右增加到217 GPa，腐蚀电位由?0.4 V增加到?0.25 V，磨痕深度由50 μm减小到10 μm。La2O3(001)面和γ-Fe(110)面的二维晶格错配度为8.7%(<12%)，说明La2O3可以作为γ-Fe的中等有效异质形核基底，从而细化了堆焊合金层中的奥氏体晶粒。结论 La2O3可以有效地细化奥氏体晶粒，改善堆焊合金层的力学性能，提高其耐腐蚀和耐磨损性能。但是，La2O3加入量存在一个最佳值，当La2O3的加入量为1.0%时，堆焊合金层的综合性能最好。     

氟锆酸钾盐混合物对Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金组织和性能的影响

制备了三种氟锆酸钾(K2ZrF6)盐混合物(M),分别在三个温度下将三种盐混合物加入到铸态Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金中。通过差热分析(DSC),X射线衍射(XRD),光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM),能量色散谱(EDS)和拉伸试验研究了合金的显微组织和力学性能,讨论了K2ZrF6盐混合物在合金中的晶粒细化机理。结果表明,铸态Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金由α-Mg,Mg12(Y,Sm)Zn 和 (Mg,Zn)3(Y,Sm)三种相组成。SEM和XRD检测发现,添加K2ZrF6盐混合物不会在合金中产生新的相。在780°C下加入M3盐(60wt% K2ZrF6-20wt% NaCl-20wt% KCl)时,合金的晶粒细化效果最佳。通过在780℃下加入三种盐,铸态Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金的力学性能得到提高,由M3盐细化后的合金具有最佳的力学性能。K2ZrF6盐混合物可细化铸态Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金,这是由于Mg和K2ZrF6之间还原反应得到的细Zr质点和富锆区在合金中起到的晶粒细化作用。     

双时效对Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金显微组织和力学性能的影响

研究了固溶、固溶后单时效以及固溶后双时效处理对Ti-4Al-5Mo-6Cr-5V-1Nb合金组织和力学性能的影响。结果表明,820℃下固溶0.5 h后,合金中的α相完全溶解;单/双时效合金的硬度均随时效时间增加先升高后降低;合金经300℃/8 h+500℃/8 h双时效处理后可达到4580 MPa的峰值硬度(HV),1462 MPa抗拉强度以及3.4%延伸率,其强度比原始合金高6%,也高于单时效合金。界面能计算结果表明ω相使α相形核的阻力降低50%,促进了α相的析出并细化α板条,从而提升合金的硬度,强度及塑性。     

Yb和Al-Ti-B复合变质对过共晶Al-Si铸造合金组织和性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针,研究了不同比例的稀土Yb和Al-5Ti-B复合变质剂对过共晶Al-20Si合金显微组织与性能的影响。结果表明,Al-20Si合金中添加0.5% Yb和0.3% Al-5Ti-1B复合变质剂使得粗大的多边形状、块状和五瓣星状初生Si变质为细小块状,共晶Si由粗大的片状或针状结构变质为细小颗粒或者纤维结构,而且粗大的α-Al枝晶被细化为等轴枝晶。然而,当Al-5Ti-B变质剂含量达到0.4%时,初生Si和共晶Si出现粗化现象。力学性能测试结果表明,合金的抗拉强度和延伸率分别增加了83.7%和92.1%。     

铌锆管表面开裂原因分析及热处理行为的研究

铌锆管表面SEM(EDS)表明:成品铌锆管表面存在大量的Si、O元素,在临界加工率下表面剧烈变形,最终导致后续加工严重开裂,通过对成品铌锆管的两因子-五变量温度-时间正交实验设计,结果表明:成品铌锆管在40%~62.5%加工率下1350×60 min退火下,晶粒组织较好,再结晶充分,力学性能稳定,铌锆管的表面开裂倾向较小。     

18CrNiMo7-6环类锻件中白点缺陷的超声检测研究

将超声检测结果和缺陷波形特点进行分类和总结,并通过酸浸检验和断口检验对缺陷性质做出定性判断,验证了超声检测波形特征和白点缺陷的关联性,为通过超声检测手段来监控产品中是否存在白点缺陷提供参考。     

Low Frequency Electromagnetic Casting of 2195 Aluminum-Lithium Alloy and Its Effects on Microstructure and Mechanical Properties

In this study,the low frequency electromagnetic casting(LFEC) technology was adopted to fabricate 2195 Al-Li alloy.The microstructure and solid solubility of as-cast 2195 alloys,as well as the second phase precipitation and tensile properties after aging,were investiagated and compared with the counterpart direct chill casting 2195 alloy.Our results indicate that LFEC can significantly improve the microstructure and metallurgical quality of as-cast alloy,and increase the number density of θ'(Al_2 Cu) and T_1(Al_2 CuLi) phases during aging treatment due to the enhanced solubilities of alloying elements.The tensile properties of 2195 aged alloy cast by LFEC were hence improved evidently.     

低压力下环保型络合剂和氧化剂对铝合金化学机械抛光的影响

在低平坦化压力下用壳寡糖(COS)环保型络合剂及H₂O₂氧化剂化学机械抛光铝合金，用原子力显微镜观测抛光后的表面质量，并用X射线光电子能谱仪分析其表面的钝化膜元素，用纳米压痕仪分析钝化膜的力学性能，研究COS及H₂O₂对铝合金CMP的作用机理。结果表明:H₂O₂质量分数为2%时，材料去除率随COS含量的增加而增大，当COS质量分数为0.32%时，材料的去除速率达861 nm/min，表面粗糙度最低为2.50 nm；COS质量分数为0.50%时，材料去除率随H₂O₂含量的增加先增大后减小，当H₂O₂质量分数为1.2%时，材料的抛光去除速率达840 nm/min，同时其表面粗糙度为3.52 nm。加入COS络合剂会在铝合金表面形成主要成分为Al-COS、Al₂O₃和Al(OH)₃的弱钝化膜。