固溶处理Mg-0.5Zr-1.8Zn-xGd生物可降解镁合金的微观组织、力学性能和腐蚀性能

研究了Mg-0.5Zr-1.8Zn-xGd (x=0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,质量分数,%) 镁合金经过470 ℃和10 h固溶处理后的组织、力学性能和耐腐蚀性能。结果表明,Gd含量在0%~2.5%范围内,随着Gd含量增加,合金晶粒尺寸逐渐减小。当Gd含量低于1.5%时,合金元素几乎完全固溶于合金基体中,第二相主要由纳米尺度的(Mg,Zn)₃Gd析出颗粒组成。当Gd含量在1.5%~2.5%范围时,合金中出现未固溶的微米尺度的(Mg,Zn)₃Gd相,并且该相数量和尺寸随着Gd含量增加而增加。由于组织均匀分布和纳米尺寸的第二相颗粒存在,Mg-0.5Zr-1.8Zn-1.5Gd合金具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。在120 h浸泡实验中,Mg-0.5Zr-1.8Zn-1.5Gd合金平均腐蚀速率首先降低,然后增加,接着缓慢降低,最后,随着浸泡时间延长,腐蚀速率最终变得稳定。     

Mg-0.5Zr-1.8Zn-xGd生物镁合金的组织与性能

在较高的熔炼温度(780±5 ℃)下,研究了Gd含量对铸态Mg-0.5Zr-1.8Zn-xGd生物镁合金组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明：Gd含量在0-2.5wt%时,合金的晶粒尺寸随Gd含量的增加逐渐减小,未含Gd合金主要由α-Mg和少量分散的微米级Zr颗粒组成,而含Gd合金则主要由α-Mg和不同形貌的(Mg, Zn)₃Gd相组成。合金的力学性能随Gd含量的增加先升高后降低,Gd含量为1.5wt%时,合金具有较好的力学性能。与此同时,合金的耐腐蚀性能也随Gd含量的增加先增强后减弱,Gd含量为1.5wt%时,分布均匀且尺寸细小的网状第二相使其具有较好的耐腐蚀性能,在120 h的浸泡实验中,静态腐蚀速率为0.801±0.04 mm/a,腐蚀形貌较为均匀。     

挤压态Mg–1.8Zn–0.5Zr–xGd(0≤x≤2.5%)生物镁合金微观组织演化及降解机理

目的 提高Mg–0.5Zr–1.8Zn–xGd(x=0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%)生物镁合金在模拟体液中的耐腐蚀性能。方法 先对Mg–0.5Zr–1.8Zn–xGd合金进行固溶处理,然后利用反向挤压技术对其进行组织细化处理,采用OM、SEM、EDS、EBSD和TEM分析了挤压后Mg–0.5Zr–1.8Zn–xGd合金的晶粒形貌、织构特征、相组成和表面腐蚀形貌。利用电化学工作站和静态腐蚀测试了挤压后合金的耐腐蚀性能。利用XPS对Mg–0.5Zr–1.8Zn–xGd合金腐蚀前、后的表面元素及其化学状态进行表征。结果 挤压温度和挤压比分别为360 ℃和7.7时,合金都发生了较为完全的动态再结晶。随Gd含量的增加,晶粒尺寸逐渐减小,耐腐蚀性能先增强后减弱。当Gd质量分数为1.5%时,合金具有较好的耐腐蚀性能,其静态腐蚀速率约为0.447 mm/a;Gd质量分数为1.5%时,合金中析出了少量的纳米级圆棒状(Mg,Zn)3Gd相颗粒和纳米级椭圆球状Mg2Zn11相颗粒,且随着Gd含量的增加,合金中第二相颗粒的数量及体积分数逐渐增大。Mg–0.5Zr–1.8Zn–1.5Gd合金在SBF中浸泡120 h内,随浸泡时间的增加,腐蚀过程分3个阶段,首先合金表面Mg(OH)2腐蚀产物的生成及增厚导致腐蚀速率在腐蚀初期快速降低,随后致密的Mg(OH)2、(Ca,Mg)3(PO4)2和Ca10(PO4)6(OH)2腐蚀产物的生成及增厚导致腐蚀速率缓慢降低,最后腐蚀产物的生成与溶解达到动态平衡导致腐蚀速率逐渐趋于稳定。结论 挤压变形能够显著细化Mg–0.5Zr–1.8Zn–xGd合金的晶粒,均匀化和弥散化析出相分布,有效改善镁合金在模拟体液中的耐腐蚀性能。     

Gd含量对挤压态Mg-0.5Zr-1.8Zn-xGd生物镁合金组织及耐腐蚀性能的影响EI北大核心CSCD

研究了Gd含量对挤压态Mg-0.5Zr-1.8Zn-x Gd(0~2.5%,质量分数)生物镁合金组织及耐腐蚀性能的影响。结果表明:挤压比为7.7、挤压温度为350℃时,合金发生了完全动态再结晶,其晶粒尺寸随Gd含量的增加先减小,最后趋于稳定。合金中的第二相主要由颗粒状(Mg, Zn)_(3)Gd相和Mg_(2)Zn_(11)相组成,其数量、尺寸及体积分数随Gd含量的增加逐渐增大,同时,纳米级棒状(Mg, Zn)_(3)Gd相与合金基体具有半共格界面关系。Gd含量大于2.0%(质量分数)时,部分未溶第二相以弯曲线条状在合金基体中随机分布,其尺寸及数量随Gd含量的增加逐渐增大。合金的耐腐蚀性能随Gd含量的增加先增强后减弱,Gd含量为1.0%(质量分数)时,合金具有较好的耐腐蚀性能。     

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。     

Mg-0.5Zn-0.4Zr-5Gd生物镁合金组织及耐蚀性

对铸态Mg-0.5Zn-0.4Zr-5Gd(质量分数,%)合金分别进行了固溶处理(T4)和固溶+时效处理(T6)。利用光学显微镜、X-射线衍射仪和透射电子显微镜研究了不同状态下合金的显微组织,采用静态腐蚀试验及电化学方法测试了不同状态合金在模拟体液中的耐蚀性,研究了固溶、固溶+时效处理对合金组织和耐蚀性的影响。结果表明,铸态Mg-0.5Zn-0.4Zr-5Gd合金的第二相主要为Mg3Gd和Mg5Gd相,合金经T4和T6处理后腐蚀速率降低,容抗弧半径增大,腐蚀电位Ecorr正移,腐蚀电流密度Icorr降低。其中合金经T6处理后其平均腐蚀速率为0.486 mm/year,腐蚀电位Ecorr较正,容抗弧半径较大,呈现出良好的耐蚀性。     

Y含量对Mg-Zn-Gd-Y-Zr生物镁合金组织及性能的影响

采用X射线衍射(XRD)、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等研究了 Y含量对铸态Mg-1.8Zn-1.8Gd-xY-0.4Zr合金的组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响.结果表明:合金的组织主要由α-Mg基体、(Mg,Zn)3(Gd,Y)相、Mg12Zn(Gd,Y)相以及Mg3Zn3(Gd,Y)2相组成;随着Y含量的增加,Mg12Zn(Gd,Y)相逐渐增多.当Y含量在1～4 mass％范围内,合金的力学性能及耐腐蚀性能均呈先上升后下降趋势,在Y含量为2 mass％时,Mg-1.8Zn-1.8Gd-2Y-0.4Zr合金的综合性能较好,其抗拉强度达最大值,为(187.4±5.6)MPa,屈服强度和伸长率分别为(101.8±4.5)MPa和(16.7±0.9)％,质量损失腐蚀速率达最小值,为 0.859 mm/year.     

热处理对Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和拉伸试验机等研究了不同热处理状态下Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr合金的物相、显微组织和力学性能.结果 表明:铸态Mg-12Gd-1Zn-0.5Zr合金的组织主要由α-Mg基体、Mg5(Gd,Zn)、Mg5Gd以及Mg10ZnGd(18R-LPSO)相构成.固溶处理后,LPSO...     

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%。     

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（英文）

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%。     

Al和Si对热浸Zn-Al-Mg合金镀层组织和耐腐蚀性的影响

采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、透射电子显微镜、全浸腐蚀及中性盐雾腐蚀试验等方法,对比研究Zn-0.5Al-1.5Mg、Zn-2Al-1.5Mg和Zn-2Al-1.5Mg-0.3Si(质量分数,%)合金镀层的组织与性能,探讨Al和Si对热浸Zn-Al-Mg合金镀层组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明:三合金镀层的组成相是Zn相、Al相和Mg Zn2相;Zn-0.5Al-1.5Mg合金镀层由块状富Zn相和晶界Zn+MgZ n2二元共晶组织组成,Zn-2Al-1.5Mg合金镀层由块状富Zn相和晶界Zn+Al+MgZ n2三元共晶组织组成,Zn-2Al-1.5Mg-0.3Si合金镀层由块状富Zn相、晶界Zn+Al+Mg Zn2三元共晶组织和针状相Mg2Si组成;Al、Mg和Si主要分布在晶界,Al和Si有细化镀层晶粒作用,添加Si能提高Zn-Al-Mg合金镀层的耐腐蚀性能。     

时效处理对Mg-2.0Zn-0.5Zr-3.0Gd生物降解镁合金组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响

通过金相显微分析(OM)、扫描电镜观察(SEM)、透射电镜观察(TEM)和拉伸性能测试研究不同时效时间对Mg-2.0Zn-0.5Zr-3.0Gd生物镁合金显微组织及力学性能的影响,通过质量损失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:时效时间为4~20 h时,合金中析出相的尺寸及数量随时效时间的延长而增加,析出相主要以纳米级棒状和颗粒状的(Mg,Zn)3Gd相形式存在,部分棒状析出相与α-Mg基体具有共格界面关系。合金的强度及伸长率随时效时间的延长先升高后降低。在120 h的浸泡实验中,合金的平均腐蚀速率、点蚀孔洞的数量及孔洞尺寸随时效时间的延长而逐渐增大,腐蚀速率随浸泡时间延长呈现出先减小、后增大、再缓慢减小以及最后趋于稳定的过程。     

Y和Gd含量对Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金组织与性能的影响

活性稀土元素Y在镁合金熔炼过程中极易形成Y2O3夹杂,降低含Y镁合金铸件的合格率,已成为含Y镁合金推广应用的瓶颈之一。以Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金为研究对象,在保持稀土总质量分数不变的前提下,用Gd来部分替代Y,研究了Mg-xGd-(12-x)Y-0.5Zn-0.5Zr(x=9,10,11,12)合金的微观组织与力学性能。结果表明,铸态合金相组成主要为α-Mg基体和(Mg,Zn)_5(Gd,Y)共晶相,经固溶处理后,第二相基本完全固溶,残余第二相粒子为Mg5Gd、Mg3Gd或Mg2Gd相;在225℃下,含Y的镁合金在16h即可达到峰值硬度,而Mg-12Gd-0.5Zn-0.5Zr合金在64h时才达到硬度峰值,且峰值硬度明显低于其他含Y的镁合金;在铸态、固溶态和峰时效态下,Mg-9Gd-3Y-0.5Zn-0.5Zr和Mg-12Gd-0.5Zn-0.5Zr合金的伸长率较低。     

热处理对Mg-12Gd-3Y-Sm-0.5Zr合金组织和性能的影响

通过OM,SEM,TEM,XRD和力学拉伸实验,研究了固溶和时效热处理对Mg-12Gd-3Y-Sm-0.5Zr(质量分数,%)合金组织和力学性能的影响。结果表明,Mg-12Gd-3Y-Sm-0.5Zr合金铸态组织由α-Mg基体和含Mg5Gd相和Mg41Sm5相的粗大枝晶组成,经过固溶和时效处理后,时效析出了Mg24Y5相,Mg5Gd相演变为Mg3Gd相,固溶时效态合金纳米尺寸的长条状相的脱溶析出可有效强化合金。合金在不同状态下的室温抗拉强度为:铸态219.4 MPa、固溶态224.0 MPa和时效态299.8 MPa。     

固溶温度对车用Mg-8.5Gd-5.5Zn-2.0Zr-0.2Y镁合金组织和耐腐蚀性的影响

设计了Gd含量很低的车用Mg-8.5Gd-5.5Zn-2.0Zr-0.2Y镁合金,并对其腐蚀性能进行了测试,研究了固溶温度对合金组织和耐腐蚀性的影响。结果表明:固溶温度高于350℃,会降低第二相组织的热稳定性,抑制晶粒长大的钉扎作用开始降低,引起晶粒尺寸增大。经过固溶处理后的镁合金力学性能均高于铸态的力学性能;当固溶温度为350℃时,合金力学性能更高,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到251 MPa、226 MPa和25.6%。此时,镁合金腐蚀电位、腐蚀电流密度和腐蚀速率分别为-0.621 V、4.128μA/cm2和0.196 mm/a,合金表现出优异的耐腐蚀性能;腐蚀过程形成的条带状形貌不太明显,在镁合金表面形成了清晰的第二相组织,表现为均匀腐蚀。     

Mn含量对铸造Mg-Zn-Cu合金组织和性能的影响

采用电磁感应熔炼制备了Mg-8Zn-0.5Cu-xMn系列合金,探究了Mn含量对合金组织和性能的影响。结果表明,铸态合金组织主要为α-Mg+MgZn_2和MgZnCu相,经过固溶处理后大部分Zn元素被固溶进基体,在晶界处残留少量Mg(Zn,Cu)_2相,经双级时效处理后第二相分布更为致密。随着Mn含量提高,合金晶粒尺寸明显细化。随着Mn含量增加至1%,合金中Mn元素团聚成富Mn颗粒。时效态的Mg-8Zn-0.5Cu-0.5Mn合金表现出良好的综合性能,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为130MPa、228MPa和6.8%。     

固溶处理对Mg-xZn-2Gd合金组织及性能的影响

用铸造法制备不同Zn含量的Mg-x Zn-2Gd合金,利用光学显微镜和扫描电镜对Mg-x Zn-2Gd合金的显微组织进行分析,采用室温拉伸实验对合金的力学性能进行测试。结果表明,Mg-Zn-Gd相沿晶界析出。随Zn含量的增加,铸态Mg-x Zn-2Gd合金的平均晶粒尺寸减小,第二相含量增多,屈服强度和抗拉强度升高。当Zn含量达到4wt%时,合金的力学性能达到峰值。经固溶处理后,第二相溶解,并随保温时间的延长,合金的显微硬度逐渐降低,在24 h时达到极小值。铸态Mg-4Zn-2Gd合金在430℃下进行固溶处理24 h后,屈服强度和抗拉强度降低,伸长率上升,为后续热挤压加工提供了良好的组织状态和力学性能。     

铸态Mg-9Gd-4Y-xZn-0.5Zr合金组织和力学性能

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪以及拉伸试验机,研究了Zn对铸态Mg-9Gd-4Y-x Zn-0.5Zr(x=0,0.5 1.0,1.5,2.0)合金组织和力学性能的影响。结果表明:铸态Mg-9Gd-4Y-0.5Zr合金显微组织由基体α-Mg和共晶相Mg5(Gd,Y)组成。加入Zn元素后,合金组织中出现Mg5(Gd,Y,Zn)相和Mg12Zn(Gd,Y)相,分布于晶界或晶内。当Zn含量为1%时,合金组织得到明显细化,第二相分布均匀,力学性能显著提升。此时,合金抗拉强度和屈服强度到达最大值,分别为209.72 MPa和172.69 MPa。随着Zn含量进一步增加,合金组织粗化,第二相含量迅速增加且沿晶界逐渐呈网状分布并逐渐向晶内深入,合金强度也明显降低。     

Zn含量对Mg-9Gd-4Y-xZn-0.5Zr合金组织和力学性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、透射电镜以及拉伸试验机,研究Zn含量对时效态Mg-9Gd-4Yx Zn-0.5Zr(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0)合金组织和力学性能的影响。结果表明:时效态Mg-9Gd-4Y-0.5Zr合金显微组织由基体α-Mg和共晶相Mg5(Gd,Y)组成。加入Zn元素后,合金组织中出现Mg5(Gd,Y,Zn)相和Mg12Zn(Gd,Y)相,分布于晶界或晶内。当Zn含量为1%以下时,合金组织得到明显细化,第二相分布均匀,力学性能显著提升。当Zn含量达到1%时,合金抗拉强度和屈服强度到达最大值,分别为279.4 MPa和220 MPa。随着Zn含量进一步增加,合金组织粗化,第二相含量迅速增加且沿晶界逐渐呈网状分布并逐渐向晶内深入,合金强度也明显降低。     

第三代汽车钢表面合金镀层的性能

采用热浸镀方法在第三代汽车钢表面制备了3种不同组分的合金镀层,研究了Al含量和Si元素添加对合金镀层物相组成、显微组织、显微硬度、耐腐蚀性能的影响。结果表明:Zn-0.6Al-1.6Mg、Zn-1.8Al-1.6Mg和Zn-1.8Al-1.6Mg-0.25Si合金镀层的主要物相都为Zn、Al和MgZn_2,在Zn-1.8Al-1.6Mg-0.25Si合金镀层中还出现了黑色的针状Mg_2Si相,增加Al含量和添加Si元素后,合金镀层的晶粒更加细小、组织均匀性提高;Zn-0.6Al-1.6Mg、Zn-1.8Al-1.6Mg和Zn-1.8Al-1.6Mg-0.25Si合金镀层的显微硬度分别为164.5、186.1、195.4 HV,不同组分的合金镀层的耐腐蚀性能从高至低顺序为Zn-1.8Al-1.6Mg-0.25SiZn-1.8Al-1.6MgZn-0.6Al-1.6Mg,在合金镀层中增加Al含量或者添加Si元素都有助于提升合金镀层的显微硬度和耐腐蚀性能。