Sr和Y对Mg-3Al-1Zn镁合金组织细化的影响

研究Sr和Y对Mg-3Al-1Zn镁合金组织细化的影响结果表明,添加0.01%～0.1%Sr和0.3%Y均可细化Mg-3Al-1Zn镁合金晶粒,其中添加Sr较添加Y可使Mg-3Al-1Zn镁合金具有更好的细化效果.此外,随Sr加入量从0.01%增至0.1%,试验合金的细化效率逐渐增加.Sr和Y以及不同Sr加入量对Mg-3Al-1Zn合金晶粒的细化效果差异与不同条件下Mg-3Al-1Zn合金的开始结晶温度不同有关.     

工艺与合金元素对镁锶系合金微观组织的影响

采用"熔-浸"热还原法,制备了具有优良组织结构的镁锶系列(Mg-Sr、Mg-Sr-Y、Mg-Sr-Zn、Mg-Sr-Zn-Y)镁合金。借助OM、SEM和XRD等测试技术,研究了工艺与合金元素对镁锶系合金微观组织结构的影响。结果表明:较低温下加入SrO有助于镁锶合金中Mg17Sr2相的形成;随镁锶合金冷却速度的增大,晶界处长条状Mg17Sr2相变成颗粒状和短条状;锶、钇和锌的加入均细化了镁锶合金的显微组织,多种元素的复合效果优于添加单一元素的作用;在镁锶形成共晶组织的基础上,Mg-Sr-Y合金在枝晶内和枝晶间形成了Mg24Y5相,在Mg-Sr-Zn-Y合金中形成了Mg12YZn相。     

Mg-9Al-xSr合金的高温性能

在ZRR-M10型真空电阻炉中制备了3种不同锶添加量的Mg-9Al-xSr镁合金试样.用金相显微镜、X射线衍射仪以及WE230型加载高温炉的液压万能拉伸机机等分析了不同锶添加量对Mg-9Al-xSr镁合金组织及高温力学性能的影响.结果表明:合金中的锶元素主要分布于枝晶界,锶元素的添加能够明显细化合金组织,随着锶添加量的进一步增加,合金进一步得到细化,但细化效果有所减弱;随着锶添加量的增加,合金的相组成不同,主要的相组成分别为α-Mg+ Al4Sr,α-Mg+ Al4Sr+ Al2Sr及α-Mg+Al2Sr;适量锶的添加能有效改善合金常温及高温性能,随着锶添加量的增加,合金中的脆性铝锶析出相的增多,合金性能呈下降趋势变化.     

添加Zn、Zr、Dy元素对生物镁合金耐蚀性能和力学性能的影响

通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、浸泡实验、电化学测试和拉伸试验研究了微合金化处理对生物材料镁合金的耐蚀性能和力学性能的影响。结果表明，随着Zn、Zr、Dy元素的添加，镁合金的晶粒得以细化，合金内部第二相生成并长大。将元素Zn、Zr、Dy同时添加到镁合金中时，合金的晶粒尺寸从1087 μm减小到70 μm，显微组织也变得更均匀。此外，添加Zn、Zr、Dy元素可显著改善镁合金的耐腐蚀性和力学性能。根据浸泡实验可知，添加不同元素后，合金的腐蚀速率从2.01 mm/a降低至0.92 mm/a；自腐蚀电流密度从4.22 μA/cm²降低至2.05 μA/cm²；屈服强度、极限抗拉伸强度和伸长率从30.5 MPa、69.5 MPa和6%增加到84 MPa、154 MPa和8.6%。     

微量Sr对Mg-0.2Zn-0.1Mn-xSr医用可降解镁合金显微组织、力学性能及腐蚀性能的影响

本文主要研究在Mg-0.2Zn-0.1Mn中添加微量的Sr后,Mg-0.2Zn-0.1Mn-xSr（x=0.1、0.2、0.3）合金显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的变化。显微组织观察结果表明随着Sr含量增加,晶粒尺寸明显降低;Mg17Sr2相在镁基体中呈颗粒状均匀弥散分布,且Mg17Sr2相体积随着Sr含量增加而长大。室温拉伸试验结果表明微量的Sr能够提高镁合金的抗拉强度和屈服强度,但延伸率却表现出下降的趋势。通过Kokubo模拟体液中的浸泡实验了解镁合金的降解行为。失重实验测得Mg-0.2Zn-0.1Mn-xSr (x=0,0.1,0.2,0.3)腐蚀速率为：6.85、6.01、6.80和7.52mm/a。微量Sr的添加能够提高镁合金的耐腐蚀性能;但随着Sr含量增加,镁合金更容易产生点蚀和晶间腐蚀,反而使镁合金耐腐蚀性能出现降低。这是因为添加微量Sr后镁合金晶粒细化,细小而弥散分布的Mg17Sr2相有助于腐蚀产物膜沉积形成对基体的保护,使得镁合金更耐蚀。而过大的Mg17Sr2相会加剧局部的微电偶腐蚀,破坏腐蚀产物膜,降低镁合金的耐腐蚀性能。结果表明Mg-0.2Zn-0.1Mn-0.1Sr具有最佳的力学性能和耐腐蚀性能配比。     

Mg-4Zn合金表面掺锶羟基磷灰石涂层：物理化学性质及体外细胞响应

生物可降解镁合金由于具有高比强度、低弹性模量和优良生物相容性而受到广泛关注。然而,其过高的腐蚀速率却限制了其潜在的临床应用。因此,具有高生物相容性的羟基磷灰石(HA)涂层常被用于阻碍镁基体和周围生物环境的相互作用。采用电化学沉积法在Mg-4Zn合金表面制备了HA和掺锶(Sr)HA涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、三维激光扫描显微镜(3D LSM)和亲水角监测系统对材料表面性质进行表征。本研究还探讨了材料动态离子释放、蛋白吸附、细胞吸附、增殖与成骨分化行为。结果显示,HA中引入Sr导致了晶格畸变和结晶度下降。涂覆掺SrHA的样品中镁离子释放量比其他样品更低,说明耐腐蚀性更好。掺Sr样品表面蛋白吸附与初始细胞吸附的改善是由于其具有更高的表面粗糙度和亲水性。Sr的引入并未显著改变细胞的增殖,却明显提高了成骨分化效果。综上所述,掺SrHA涂层是一种非常有前景的镁合金保护性生物相容涂层。     

不同状态Mg-9Sr中间合金对AZ31镁合金铸态组织的影响

研究Mg-9Sr中间合金及其处理工艺对AZ31镁合金铸态组织的影响。结果表明：在AZ31镁合金中加入不同状态的Mg-9Sr中间合金（常规铸态、快速凝固态、固溶态和轧制态）对AZ31镁合金均有很好的晶粒细化效果,其中轧制态Mg-9Sr中间合金的细化效果最好,其次依次为固溶态、常规铸态和快速凝态Mg-9Sr中间合金。在Sr加入量0.1%和熔体保温时间80 min条件下,轧制态Mg-9Sr中间合金可使AZ31镁合金获得62 μm的最小平均晶粒尺寸。     

汽车变速器壳体镁合金Mg-Zn-Er-X的铸态组织与性能研究

在汽车用镁合金Mg-3Zn-0.8Er中分别添加合金元素Sr、Y,并进行了显微组织、物相组成、力学性能和耐腐蚀性能的测试。结果表明:Mg-3Zn-0.8Er-0.2Sr由α-Mg相、Mg Zn2相、(Mg,Zn)4Er相和Mg17Sr2相组成,Mg-3Zn-0.8Er-0.2Y则由α-Mg相、Mg Zn2相、(Mg,Zn)4Er相、Mg3Y2Zn3相和Mg12YZn相组成。与商用AZ31镁合金相比,Mg-3Zn-0.8Er-0.2Y的室温抗拉强度较商业AZ31镁合金增加96 MPa,室温伸长率增加6.3%,盐雾腐蚀100h后的质量损失率下降6.3%。     

Mg-Al-Nd/Sr耐热镁合金的组织结构与蠕变性能

以Mg-6Al合金为基体,分别单一添加稀土Nd、Sr和复合添加稀土Nd和碱土Sr元素,采用水冷模工艺制备Mg-6Al-6Nd,Mg-6Al-2Sr和Mg-6Al-2Sr-2Nd耐热镁合金,并比较研究单一添加Nd或Sr和复合添加稀土Nd和碱土Sr对合金组织结构和蠕变性能的影响。结果表明:复合添加稀土Nd和碱土Sr后,合金中除了析出第二相Al2Nd、Al11Nd3和Al4Sr外,还析出Sr和Nd相互取代的Al4(Sr,Nd)和Al11(Nd,Sr)3复合相;在Mg-6Al-2Sr基础上添加2%Nd,不仅细化合金枝晶间距,还显著地提高第二相的分布密度,增强合金蠕变过程中位错与第二相交互作用,提高合金的蠕变性能。     

生物可降解Mg-Zn-Zr/β-TCP复合材料组织结构及性能(英文)

镁合金具有优异的生物相容性,但在生理环境中过快的腐蚀降解速率制约其成为可降解植入材料。此外,镁合金的力学性能也较低。通过添加纳米β-TCP颗粒来改善Mg-Zn-Zr合金的显微组织及性能,制备挤压态的Mg-3Zn-0.8Zr合金和Mg-3Zn-0.8Zr/xβ-TCP(x=0.5,1.0,1.5)复合材料。添加纳米β-TCP增强体的复合材料其晶粒明显细化。拉伸实验结果表明,添加β-TCP后,复合材料的极限拉伸强度和伸长率均有所提高。电化学测试结果表明,复合材料在模拟体液中的抗蚀性较合金基体显著提高,其中Mg-3Zn0.8-Zr/1.0β-TCP复合材料的腐蚀电极电位为1.547V,其腐蚀电流密度为1.20×106A/cm2.     

Effect of ageing treatment on microstructures,mechanical properties and corrosion behavior of Mg-Zn-RE-Zr alloy micro-alloyed with Ca and Sr

Effects of ageing treatment on the microstructures, mechanical properties and corrosion behavior of the Mg-4.2Zn-1.7RE-0.8Zr-xCa-ySr [x=0, 0.2 (wt.%), y=0, 0.1, 0.2, 0.4 (wt.%)] alloys were investigated. Results showed that Ca or/and Sr additions promoted the precipitation hardening behavior of Mg-4.2Zn-1.7RE-0.8Zr alloy and shortened the time to reaching peak hardness from 13 h to 12 h. The maximum hardness of 77.1±0.6 HV for the peak-aged Mg-4.2Zn-1.7RE-0.8Zr-0.2Ca-0.2Sr alloy was obtained. The microstructures of peak-aged alloys mainly consist of α-Mg phase, Mg₅₁Zn₂₀ phase and ternary T-phase. The Zn-Zr phase is formed within the α-Mg matrix, and the Mg₂Ca phase is formed near T-phase due to the enrichment of Ca in front of the solid-liquid interface. Furthermore, fine short rod-shaped β′₁ phase is precipitated within the α-Mg matrix in the peak-aged condition. The peak-aged Mg-4.2Zn-1.7RE-0.8Zr-0.2Ca-0.2Sr alloy exhibits optimal mechanical properties with an ultimate tensile strength of 208 MPa, yield strength of 150 MPa and elongation of 3.5%, which is mainly attributed to precipitation strengthening. In addition, corrosion properties of experimental alloys in the 3.5wt.% NaCl solution were studied by the electrochemical tests, weight loss, hydrogen evolution measurement and corrosion morphology observation. The results suggest that peak-aged alloys show reduced corrosion rates compared with the as-cast alloys, and minor additions of Ca and/or Sr improve the corrosion resistance of the Mg-4.2Zn-1.7RE-0.8Zr alloy. The peak-aged Mg-4.2Zn-1.7RE-0.8Zr-0.2Ca-0.2Sr alloy possesses the best corrosion resistance, which is mainly due to the continuous and compact barrier wall constructed by the homogeneous and continuous second phases.

     

Sb对Mg-5Al-2Sr合金耐腐蚀性能的影响

采用失重法、极化曲线、电化学阻抗谱和腐蚀形貌等方法研究了微量Sb对Mg-5Al-2Sr合金在3.5 mass% NaCl中性水溶液中耐腐蚀性能的影响。结果表明,Mg-5Al-2Sr-xSb(x=0,0.3,0.6,1.0)合金在3.5 mass% NaCl中性水溶液中初期的腐蚀类型为点蚀,点蚀源于块状三元τ相和颗粒状SbSr₂相。这些相的数量越多,尺寸越大,合金的腐蚀愈严重。网状分布的Al_4Sr相能够成为合金腐蚀的有效障碍。Mg-5Al-2Sr合金中加入0.3% Sb不仅能够有效地细化α-Mg基体组织,同时促进了Al₄Sr相的形成,使该相的分布更趋网状化,该合金的自腐蚀电位明显正移,腐蚀电流密度减小,腐蚀速率降低,合金的耐蚀性能提高。     

Hg和Ga元素对Mg阳极材料组织和电化学腐蚀性能的影响(英文)

采用动电位极化、恒电流和交流阻抗测试方法研究了Hg和Ga元素对Mg2%Hg,Mg2%Ga和Mg2%Hg2%Ga合金电化学腐蚀性能的影响,并用扫描电镜、X射线衍射和能谱分析了上述合金的显微组织和腐蚀表面形貌。结果表明:Mg2%Ga合金是固溶体,Mg-2%Hg和Mg-2%Hg2%Ga合金的晶界有白色第二相。Mg-2%Ga合金的平均电位为1.48V,腐蚀电流密度为0.15mA/cm2,电化学活性差,耐腐蚀性能好。Mg-2%Hg-2%Ga合金的平均电位1.848V,腐蚀电流密度为2.136mA/cm2,电化学活性好,耐腐蚀性能差。MgHgGa合金的活化机制是Hg和Ga原子的溶解沉积。     

挤压铸造Al-Cu-Mn和Al-Zn-Mg-Cu合金耐腐蚀性能研究

采用酸性盐雾试验,对Al-4.5Cu-0.8Mn和Al-7.3Zn-2.9Mg-1.9Cu 2种挤压铸造合金的耐腐蚀性能进行了对比研究.结果表明,在盐雾腐蚀过程中,随着腐蚀时间的延长和压力的增大,两种合金的耐腐蚀性能都出现了一定程度的下降.前者的腐蚀是由分布于枝晶间和晶界处的T(Al12CuMn2)和θ(Al2Cu)相溶解引起的,后者的腐蚀是由合金中η相的优先溶解,以及沿晶界分布的S相边沿的(Al)基体溶解所致;前者的耐腐蚀性能明显优于后者.     

Zn对均匀化态Mg-3Sn-Ca镁合金腐蚀性能的影响

研究了Zn元素对均匀化态Mg-3Sn-Ca合金耐腐蚀性能的影响。通过XRD、金相、SEM、失重、析氢、电化学极化曲线和阻抗谱分析了Mg-3Sn-Ca(TX31)和Mg-3Sn-Ca-Zn(TXZ311)2种合金的耐蚀性能。结果表明,Mg-3Sn-Ca合金中主要由CaMgSn及Mg₂Sn相组成,加入Zn元素后晶粒得到显著细化,第二相体积分数增加并呈弥散分布,并有Mg₂Ca相析出。而Zn的添加可显著提高Mg-3Sn-Ca合金的耐蚀性能,这主要归因于TXZ311合金具有更细小的晶粒尺寸以及均匀密集分布的CaMgSn相,使合金在腐蚀过程中形成的钝化膜更加均匀。因此,TXZ311合金的耐蚀性远高于TX31合金。     

均匀化退火对Mg-3Al-1Zn-2.2/5Sr镁合金中第二相的影响

为研究均匀化退火处理对Mg-3Al-1Zn-2.2/5Sr镁合金中第二相的影响,通过X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜观察(SEM)和能谱分析(EDS)等手段,并结合Pandat热力学计算软件,对Mg-3Al-1Zn-2.2/5Sr镁合金均匀化退火后组织中的第二相的类型及形成原因进行了分析。结果表明:经过400℃,15 h(炉冷)的均匀化退火处理以后,合金铸态组织中原本存在的(Mg,Al)17Sr2相中固溶的Al元素所占原子分数有所降低。此外,Sr含量为2.2%(质量分数)的合金组织中可以观察到大量沿(Mg,Al)17Sr2相边缘分布的颗粒状Al4Sr相,而Sr含量为5%的合金中基本观察不到(Mg,Al)17Sr2相的变化。     

氟化处理对植入材料Mg-Ca二元合金腐蚀行为的影响(英文)

在室温下,将Mg-0.5Ca合金在不同浓度的氢氧化钠和HF溶液浸渍不同的时间,研究HF处理对合金腐蚀行为的影响。采用原子力显微镜、X射线衍射、场发射扫描电子显微镜表征样品的微观组织变化。通过动电位极化和Kokubo溶液浸泡试验测试样品的耐腐蚀性。结果表明,与35%HF处理的样品相比,经40%HF溶液处理的Mg-0.5Ca合金具有更均匀、更致密、更薄的涂层(12.6μm)。电化学测试表明,在Kokubo溶液中,经氟化物处理的Mg-0.5Ca合金样品的耐腐蚀性比未处理样品的高35倍;前者的体外降解速率远远低于后者的。在40%HF溶液处理过的样品表面只出现了一些腐蚀点,而未经处理的样品完全被腐蚀产物覆盖且出现了分层现象。40%HF处理的Mg-0.5Ca合金,具有低的降解速率和良好的生物相容性,是一种有潜力的植入材料。     

Influence of microalloying additions on Al-Mg alloy. Part 2: Phase analysis and sensitisation behaviour

A range of alloys based on the Al-4Mg-0·4Mn system were produced with selected quaternary microalloying additions. In Part 1 of this study, the electrochemical and corrosion response was studied. To characterise the sensitisation behaviour of these alloys, where sensitisation is the major mode of degradation of 5xxx alloys, heat treatment at 150°C was carried out and followed by the Nitric Acid Mass Loss Test (NAMLT) according to ASTM G67-04. Herein the alloying elements studied include silicon, zinc, titanium, zirconium and strontium. The results indicate that strontium (Sr), silicon (Si) and titanium (Ti) have a significant influence in reducing intergranular corrosion (IGC) susceptibility.     

Zr含量对Mg-3Zn-1Y合金显微组织和腐蚀行为的影响

采用传统重力铸造法制备了Mg-3Zn-1Y-x Zr(x=0,0.2,0.4,0.6)合金,并通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、失重和电化学实验研究了Zr含量对Mg-3Zn-1Y显微组织和腐蚀行为的影响。结果表明:Mg-3Zn-1Y主要由α-Mg基质和Mg3YZn6(I)相组成,Zr的加入没有改变第二相的类型。Zr能显著细化晶粒,优化组织结构,提升合金耐腐蚀性。同时,Zr能提升合金基体腐蚀电位,减小腐蚀电流密度,抑制合金腐蚀。失重结果表明,Mg-3Zn-1Y-0.6Zr具有最佳的耐腐蚀性能,达到(0.325±0.042)mm/a。