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。     

Sb对Mg-4Zn-Y合金耐腐蚀性能的影响

研究了Mg-4Zn-Y-xSb(x=0,0.5,1,2)合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为,利用金相显微镜、电化学极化曲线和电化学阻抗测试研究了Sb对Mg-4Zn-Y合金耐蚀性能的影响.结果表明,在试验范围内Mg-4Zn-Y-xSb(x=0,0.5,1,2)合金的耐蚀性能随着Sb含量的增加而降低.Mg-4Zn-Y-2Sb合金的腐蚀速率比Mg-4Zn-Y合金上升了一个数量级,合金的腐蚀电流达到2.254E-4A.     

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。     

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。     

Ca和Sr元素对高应变速率轧制Mg-5Zn合金动态再结晶和力学性能的影响（英文）

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、热压缩试验以及拉伸实验研究Ca、Sr元素单一添加以及复合添加对铸态和轧制态Mg-5Zn合金显微组织和力学性能的影响。Ca元素在铸态组织中细化晶粒尺寸的作用比Sr元素明显。高应变速率轧制过程中产生大量的变形孪晶,因此提供大量的动态再结晶形核点。高应变速率轧制过程中,Ca、Sr元素会促进动态析出相的析出,而动态析出相的析出会消耗部分储存能,因此提高了动态再结晶的临界应变值,延迟了动态再结晶的产生。轧制态Mg-5Zn-0.4Ca-0.2Sr合金具有良好的综合力学性能,其极限抗拉强度、屈服强度、断后伸长率分别是317 MPa、235 MPa和24%。     

Zr含量对生物材料Mg-2Zn合金显微结构与耐腐蚀性能影响

采用机械合金化及真空热压烧结方法制备了3种不同Zr含量的Mg-2Zn合金(Mg-2Zn,Mg-2Zn-0.5Zr,Mg-2Zn-1Zr),并通过X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)及在SBF模拟体液中进行动电位极化曲线测试和浸泡24 h失重实验,对比研究了3种合金的显微结构与耐蚀性能。结果表明,Mg-2Zn合金的晶粒粗大,含Zr合金的晶粒细长,晶粒明显细化,其中含0.5Zr合金的晶粒最小,约为2μm,含1Zr合金的晶粒约为5μm。浸泡实验中Mg-2Zn合金的腐蚀速率最大,含0.5Zr时合金的腐蚀速率最小,Zr含量过多时,合金的腐蚀速度反而增大。电化学测试中Mg-2Zn合金的自腐蚀电流密度最大,而含0.5Zr合金的自腐蚀电流密度最小,耐蚀性能最好。     

表面涂覆含氟羟基磷灰石和缺钙羟基磷灰石的镁合金体外降解行为(英文)

通过电化学沉积方法,在生物降解镁合金表面覆盖含氟羟基磷灰石(FHA)涂层和缺钙羟基磷灰石(CDHA)涂层。采用X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、透射电子显微镜、扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱研究涂层特性。结果表明:涂覆纳米FHA涂层的样品具有垂直于样品表面的纳米针状结构,比涂覆CDHA涂层样品的结构更致密和更均匀。纳米FHA涂层比纳米CDHA涂层具有更小的晶粒尺寸,分别为65 nm和95 nm。然而,CDHA涂层比FHA涂层更厚,厚度分别为19μm和15μm。通过极化、浸泡和析氢实验研究的腐蚀行为表明:纳米FHA涂层和纳米CDHA涂层显著降低腐蚀速率并引起钝化。纳米FHA和纳米CDHA涂层可以加速骨状磷灰石层的形成,相比未覆盖的镁合金可以显著减少溶出速率。纳米FHA涂层能对镁合金提供有效的防护并具有更高的腐蚀性能。因此,覆盖纳米FHA涂层的镁合金在整形外科领域具有良好的应用前景。     

Zn对Mg-RE-Mn合金组织和耐腐蚀性能的影响

采用扫描电镜、XRD、电化学测试和化学浸泡试验,研究了Zn对挤压态Mg-RE-Mn镁合金显微组织以及在3.5%的NaCl溶液中耐腐蚀性能的影响。结果表明,加入Zn后,合金中有MgZn2、Mg2Zn11相生成,并显著细化了合金的晶粒。Zn能使合金的腐蚀电位正移,改善合金的耐腐蚀性能。当w(Zn)=1.5%时,合金晶粒细小,组织成分均匀,平均腐蚀速率仅为1.180mm/a。当w(Zn)=3.0%时,合金的析出相增多,并出现粗化、偏聚的趋势,以α-Mg为阳极,第二相(MgZn2等)为阴极的电偶腐蚀加剧,平均腐蚀速率为2.419mm/a。     

纳米羟基磷灰石对钛基生物医用材料性能的影响

采用粉末冶金法制备了纳米羟基磷灰石(nHA)钛基生物医用复合材料,借助XRD、EDS、SEM、压缩弹性模量试验以及生物矿化过程和细胞活性分析,研究了10%的nHA对钛基生物医用材料结构及性能的影响。结果表明,钛基生物医用复合材料的主晶相仍为Ti,同时也有少量的Ti2O、Ti5P3和CaTiO3化合物,这些化合物分布于Ti晶粒的周围;添加nHA改变了钛生物材料的高温烧结性能,材料晶粒间孔隙明显增多;添加nHA后的钛基复合材料,压缩弹性模量仅为纯Ti试样的一半左右,接近人体皮质骨的压缩弹性模量;添加nHA后的钛基复合材料具有更好的生物活性。     

织构对基于Mg-3Al-1Zn合金的镁空气电池性能的影响（英文）

为了研究织构对镁空气电池性能的影响,以商用AZ31镁合金板材为实验材料,分别制备了基于板材轧面和截面的镁空气电池。所用实验材料的表面粗糙度与实际应用中镁合金板材的表面粗糙度相似。通过电化学阻抗谱研究了试样的电化学性能,结果表明截面比轧面更耐腐蚀。通过恒流放电测试研究了电池的放电性能,结果表明基于截面阳极的镁空气电池和基于轧面阳极的镁空气电池相比具有更高的阳极效率(2种电池的阳极效率分别为71.3%和65.7%)。放电24 h之后,通过扫描电子显微镜研究了镁合金阳极基体的表面形貌。轧面阳极显示出一个具有更多孔洞和沟壑的阳极表面,这可能是导致它具有低阳极利用率的原因。因此,被(1010)、(1120)和(1011)取向晶粒所主导的截面阳极更适合运用于镁空气电池。     

Sr含量对Mg-7Sn-4Al-2Zn合金微观组织和力学性能的影响

采用OM、SEM、XRD、DTA和材料力学性能试验机研究了Sr含量对Mg-7Sn-4Al-2Zn-xSr(x=0,1,2,3,4,5)合金组织、相组成、熔化行为、常温和高温力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-7Sn-4Al-2Zn合金主要由α-Mg、Mg_2Sn以及β-Mg_(17)Al_(12)相组成。加入适量的Sr后,合金中形成了弥散分布的SnMgSr相并细化了组织。当Sr含量为3wt%时,合金表现出最佳的常温和高温力学性能,合金的室温抗拉强度和伸长率分别为197 MPa和5.6%;合金的高温(200℃)抗拉强度和伸长率分别为173 MPa和8.6%。合金的常、高温力学性能的提高主要归因于晶粒细化和第二相弥散强化。     

表面机械研磨对Mg-3Al-1Zn合金组织和性能的影响

采用金相显微镜、扫描电子显微镜和拉伸力学性能测试等手段,对不同表面机械研磨时间处理的Mg-3Al-1Zn合金的显微组织和力学性能进行研究。结果表明,随着表面机械研磨时间的增加,Mg-3Al-1Zn合金板材的梯度纳米结构表面层厚度逐渐增加,且在表面机械研磨时间超过6 min后增加幅度较小;随着表面机械研磨时间的延长,表层晶粒的平均尺寸没有明显降低,但是微观应变有所增加,Mg-3Al-1Zn合金的抗拉强度和屈服强度逐渐上升,而断后伸长率逐渐降低。     

Mg-Zn-Nd准晶对AZ91合金耐腐蚀性能的影响（英文）

通过添加不同量的Mg-Zn-Nd准晶中间合金提高AZ91合金的耐腐蚀性。利用配有能谱分析(EDS)的扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD),失重试验和动电位极化测量研究了添加Mg-Zn-Nd准晶中间合金的AZ91合金微观组织和腐蚀行为。结果表明:添加Mg-Zn-Nd准晶中间合金后,AZ91合金的显微组织明显细化,β-Mg17Al12相由连续的网状分布变成不连续的断网或颗粒状分布。此外,β-Mg17Al12相明显减少。当添加质量分数6%MZN准晶中间合金时,合金具有最好的耐腐蚀性,腐蚀速率是0.8(mg·cm-2)/d,仅是AZ91合金腐蚀速率的1/15。但过多的MZN准晶中间合金的添加,会导致AZ91合金有较差的耐腐蚀性。     

过氧化氢浓度对Ni-Cr合金表面性能的影响（英文）

使用表面轮廓仪和扫描电子显微镜对不同浓度的过氧化氢浸泡112 h之后的镍铬合金的表面粗糙度和表面形貌进行分析。采用能谱仪分析0%和30%过氧化氢浸泡的合金表面腐蚀产物。结果表明:不同过氧化氢浓度浸泡下的合金表面粗糙度从低到高排序依次为03.6%10%30%。随着过氧化氢浓度的增加,合金表面粗糙度随之增加,表面形貌也呈现不同程度的腐蚀。根据XPS测试结果,在研究样品表面形成的最外层的腐蚀产物为Ni(OH)_2和BeO。     

固溶处理对可生物降解Mg-6Zn合金腐蚀性能的影响（英文）

对可生物降解二元Mg-6Zn合金进行固溶处理,来评价获得的显微组织变化对合金降解速率的影响及其相关机理。在350°C条件下固溶处理6~48 h。采用光学显微镜、扫描电镜、能量色散X射线光谱仪和X射线衍射仪分析铸态和固溶处理后试样。在37°C的模拟体液中进行浸泡和电化学测试,评价其抗腐蚀性。为保证腐蚀测试的结果,对p H值进行测试。结果发现,大于24 h的固溶处理,金属间化合物相溶解于基体中,并产生了近单晶相组织。金属间化合物相的减少导致阴极区/阳极区比减小且腐蚀率降低。电化学和失重测试结果表明,延长固溶处理时间可提高合金的抗腐蚀性。经350°C固溶处理24 h后,铸态合金的抗腐蚀性提高了60%以上。另外,逐渐减少的金属间化合物相和伴随的低p H值上升,降低了腐蚀速率。对于Mg-Zn合金作为生物可降解移植材料的应用,固溶处理是一种可以提高腐蚀性的工艺。     

Ca和Sn对Mg-4Zn合金组织和力学性能的影响

系统研究了Ca和Sn的添加对Mg-4Zn合金织构及力学性能的影响。结果表明,Ca显著细化合金组织并弱化织构。添加Sn导致MgSnCa相的生成,削弱了Ca的织构弱化效果。轧制态Mg-4Zn-0.2Ca合金具有最高的伸长率,达14.4%。同时加入Ca和Sn,显著提高了合金的强度,其中轧制态Mg-4Zn-0.2Ca-2Sn合金的强度最高,屈服强度和抗拉强度分别为255.4 MPa和295.3 MPa,但由于基面织构强度增加,伸长率明显降低。退火后,合金的强度下降,伸长率提高,这与合金中位错密度下降以及晶粒尺寸增大有关。     

Sr添加Mg-6Zn-4Si铸态合金的腐蚀行为研究（英文）

利用XRD、OM、SEM、EDS、极化曲线测试和浸泡试验分析研究Sr元素添加Mg-6Zn-4Si铸态合金的显微结构和腐蚀行为。Sr元素的添加能够有效地改善Mg-6Zn-4Si合金中初生及共晶Mg2Si相的形貌和尺寸。随着Sr元素添加量的增加,初生Mg2Si相的尺寸先降低后逐渐增加。Sr元素能够有效地改善合金的耐腐蚀性。当Sr添加量为0.5%(质量分数)时,合金具有最优的耐蚀性,此时表现为最高的腐蚀电位,最低的腐蚀电流密度和腐蚀速率。添加Sr元素后,细小且分散均匀的Mg2Si相是耐蚀性提高的主要原因。过量的Sr添加会形成针状Sr Mg Si新相,降低了合金的耐蚀性。     

氟锆酸钾盐混合物对Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金组织和性能的影响（英文）

制备了3种氟锆酸钾(K_2ZrF_6)盐混合物(M),分别在3个温度下将3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K_2ZrF_6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,Mg_(12)(Y, Sm)Zn和(Mg, Zn)_3(Y,Sm)_3种相组成。SEM和XRD检测发现,添加K_2ZrF_6盐混合物不会在合金中产生新的相。在780℃下加入M3盐(60%K_2ZrF_6-20%NaCl-20%KCl,质量分数)时,合金的晶粒细化效果最佳。通过在780℃下加入3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。K_2ZrF_6盐混合物可细化铸态Mg-3Y-3.5Sm-2Zn合金,这是由于Mg和K_2ZrF_6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。     

体内外实验评估Mg-6Zn合金对肠上皮细胞紧密连接的影响（英文）

研究Mg-6Zn合金对肠上皮紧密连接的影响。体外实验中,肠上皮细胞(IEC-6)分别在不同浓度(0,20%和40%)合金浸提液中培养1、3和5天。逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)法检测结果显示,当IEC-6细胞在40%和20%浓度合金浸提液中培养时,Occludin和ZO-1 mRNA表达水平在各不同的时间点相对于对照组升高。体内实验中,镁合金吻合钉和医用钛吻合钉分别植入兔小肠中1、2和3个星期,采用免疫组织化学染色法检测植入部位周围组织紧密连接相关蛋白的表达。结果显示,植入后第1、2和3星期三个时间点,Mg-6Zn合金组植入部位周围组织中ZO-1、Occludin表达水平明显高于钛钉组和对照组。综上所述,Mg-6Zn合金植入肠道后可促进肠道周围组织紧密连接的再生,其浸提液在一定浓度下可诱导细胞紧密连接相关基因的表达。     

烧结温度对生物医用纳米Ti-15Mo合金组织和摩擦学性能的影响（英文）

研究烧结温度(1073～1373 K)对具有纳米结构的球磨β型Ti-15Mo合金结构和摩擦学性能的影响。通过多种技术对试样进行表征,如X射线衍射分析(XRD)、电子扫描电镜(SEM)和球-盘式往复摩擦试验机等;采用不同载荷(2、8和16N)进行磨损试验。结果表明,随着烧结温度的升高,合金的平均孔径和晶粒尺寸不断减小,在1373 K时分别达到最低值:4 nm和29 nm,1373 K烧结样品的相对密度高达97.0%。此外,烧结温度越高,试样的相对密度越大、硬度越高、弹性模量越高;1373 K烧结试样由于其较低的闭孔率导致摩擦因数和磨损率也较低。