定向凝固镁合金表面激光熔凝组织和性能研究

采用激光表面熔凝技术对定向凝固AZ31镁合金铸锭进行了激光表面熔凝,并对处理后的试样进行了微观组织观察、显微硬度与耐蚀性测试。结果表明,经激光表面熔凝处理后的试样尺寸与基体相比得到明显细化,析出物的组织细小且分布均匀。与基体相比,处理后试样的显微硬度和耐蚀性明显提高。随着激光功率的增加,显微硬度增高,耐蚀性增强。     

激光熔凝稀土镁合金温度场的数值模拟及其耐蚀性能

利用Ansys有限元软件进行数值模拟并利用光纤激光器进行试验验证。分别采用蔡司显微镜、电化学工作站研究熔凝表面的微观组织和腐蚀行为。结果表明:激光熔凝温度场呈骤热快冷、动态变化的特点,其表面的温度梯度最大,由表及里,温度梯度依次减小。实际测量与数值模拟的熔池深度和熔池宽度的误差均不超过15%,表明温度场数值模型与实际模型相符合。激光熔凝后,稀土镁合金材料表层晶粒细化,其自腐蚀电流密度较母材降低了一个数量级,表明激光熔凝可有效改善稀土镁合金材料表面的耐蚀性。     

AZ91HP镁合金激光熔凝层的耐蚀性和生物相容性

为提高医用AZ91HP镁合金的耐蚀性和生物相容性,采用激光熔凝技术对镁合金进行熔凝处理。结果表明,AZ91HP镁合金熔凝层相组成为α-Mg和β-Mg17Al12,凝固组织为典型的树枝晶。模拟体液中腐蚀速率结果表明,熔凝层的耐蚀性较原始镁合金显著提高。在Hank’s中浸泡21 d后,可清楚看到一些絮状物沉积在熔凝层表面;能谱分析结果表明,絮状物中Ca,P比约为1.33,接近羟基磷灰石中Ca,P比(1.67)。原始镁合金的凝血酶原时间(PT)值为11.025 s,激光熔凝层的PT值为12.025 s,熔凝层具有较好的抗凝血性。细胞毒性实验结果表明,培养1 d后,在原始镁合金周围细胞出现破碎和固缩,极少数贴壁细胞。熔凝层表面则存在许多粘附细胞,熔凝层细胞死亡率较原始镁合金大有降低。     

镁合金的激光表面处理技术

评述了激光表面熔凝、激光表面合金化和激光表面熔覆技术用于镁合金表面处理中提高其耐蚀性和耐磨性的机制,以及这些表面处理技术的研究现状。并探讨了激光表面处理技术在镁合金应用中存在的问题和该技术的发展前景。     

镁合金表面等离子束熔凝处理的组织和耐蚀性研究

研究了常压等离子束扫描加热AM60镁合金表面的组织与耐蚀性,分析了等离子束电流对表面熔凝层深度、硬度的影响.结果表明,在镁合金表面采用等离子束快速熔凝处理后,得到非常细密的单相α固溶体组织,熔凝层硬度达到160～200 HV0.05,深度达到0.9～1.7 mm,并且大幅度提高了镁合金表面的耐蚀性;随着等离子束电流的增加,熔凝层的深度增大,硬度下降.     

激光修饰在制备生物活性表面中的应用

回顾了金属基体表面羟基磷灰石（HA）或合金层的激光重熔（LSRM）、金属表面激光熔凝（LSM）以及脉冲激光沉积钙磷层（PLD）等激光表面处理技术,利用LSRM、LSM、PLD可以明显改善基体表面的耐蚀性和生物相容性。     

Mg67Zn28Ca5合金激光表面熔凝处理及其生物腐蚀性能

镁锌钙合金因为具有较高的比强度和优异的可降解性,有望成为新一代的内固定材料,但是镁合金耐生理腐蚀能力相对较差而限制了其临床应用。通过激光熔凝处理对共晶成分的Mg67Zn28Ca5合金进行了表面改性,研究了Mg67Zn28Ca5合金激光熔凝处理前后的显微组织、相结构和元素分布;以及在人工模拟体液中合金激光熔凝处理前后的生物腐蚀性能。研究结果表明,Mg67Zn28Ca5合金经过激光熔凝处理后,在合金的表层形成了平均厚度约508.1 μm的熔凝层,该熔凝层平均晶粒大小约10 μm。与铸态和固溶态的合金相比,熔凝层在人工模拟体液中的腐蚀电位分别正移了76 mV和60 mV;熔凝层的腐蚀速率分别降低了82%和78%,为0.0468 mm/a。经激光熔凝处理后,合金表面的氧化膜也更为致密,提高了镁合金的耐腐蚀性能。MgZn2相含量减少和第二相尺寸的减小,降低了电偶腐蚀的程度,抑制了α-Mg基体相的腐蚀。     

新型可降解Mg-1Ca合金微弧氧化工艺初探

采用微弧氧化(Micro-arc oxidation,MAO)在镁合金表面制备一层多孔陶瓷膜可以有效改善基体的耐蚀性和生物相容性。文章以新型Mg-1Ca为基体进行微弧氧化处理,研究了处理时间和电压对MAO膜层结构和成分及耐蚀性的影响,讨论了膜层的生长机理及其在SBF溶液中的腐蚀行为。     

激光重熔处理对AZ31镁合金表面特性的影响

使用Nd-YAG激光器对AZ31镁合金板材表面进行了激光重熔处理,分析了激光重熔处理对其表面特性的影响.在激光扫描时,试样表面发生了快速熔凝,处理层可分为重熔区、热影响区两部分.重熔区的晶粒得到明显细化,硬度比基体提高5%.腐蚀试验表明,AZ31镁合金在激光重熔处理后,在3.5%的NaCl溶液中的耐蚀性得到明显改善.重熔区晶粒细化和Al元素富集是激光重熔表面处理提高其耐蚀性的主要因素.     

扫描速度对镁合金激光熔凝层组织及性能的影响

采用500 W脉冲激光器以不同扫描速度在AZ91D镁合金表面进行激光熔凝,运用XRD、SEM、EDS等手段测试了熔凝层的组织、显微硬度、耐磨性、耐腐蚀性等。结果表明,激光熔凝能提高镁合金的表面硬度及耐磨性,但未能提高其耐蚀性能。激光扫描速度对熔凝层的硬度影响不大。     

Inconel690合金管镀铬层激光处理工艺研究

采用电镀铬+激光熔凝表面改性方法对Inconel 690合金管进行表面处理,获得激光熔凝层。研究了激光功率和扫描速度对熔凝层微观结构和形貌的影响,进而得到了对Inconel690合金镀铬层进行CO2激光熔凝处理的最佳工艺参数。     

激光表面熔凝处理对共晶铝硅合金疲劳裂纹扩展的影响

研究了共晶铝硅合金在激光表面熔凝处理后的显微组织变化及激光表面熔凝处理对合金疲劳裂纹扩展的影响.结果表明,激光表面熔凝处理使试验合金的表层微观组织发生显著变化,熔凝层中的初生α-Al枝晶相和共晶Si相均有明显细化,熔凝层的硬度显著提高;在应力比R为0.1和0.5的试验条件下,激光表面熔凝处理能显著提高共晶铝硅合金的疲劳裂纹扩展抗力.     

生物医用镁合金表面改性涂层研究进展

镁合金凭借其优异的生物安全性、良好的载荷传递性及独特的降解性,在医用植入领域表现出巨大的应用潜力和发展前景。然而镁合金在生理环境下的腐蚀溶解速率过快,导致材料力学性能衰减加速进而过早失效。表面改性作为镁合金耐蚀性能提升的重要途径,不仅能通过表层物理屏障的形成来减缓金属材料的溶解速率,还能抑制合金内部腐蚀电偶反应的强烈程度及调控其生物相容性。概述了典型表面改性工艺的技术优势,包括涂层在合金表面的多覆盖度、高膜层厚度、强附着力以及良好生物相容性等。同时归纳了几种表面改性工艺所存在的问题,包括较差的长期耐蚀性、低应力承受能力以及技术安全性等。在此基础上,重点综述了近年来镁合金表面改性涂层的最新研究动态,其中简要介绍了化学转化、微弧氧化、等离子喷涂等几种常见的表面改性涂层形成机制。系统阐述了涂层对镁合金降解过程和生物相容性的影响规律,以及部分元素或粒子对涂层微观结构以及生物性能的作用机理。最后展望了医用镁合金表面改性涂层的发展方向。     

镁合金表面耐蚀改性技术

镁及镁合金是一种极具发展潜力的轻质结构材料，但镁合金的耐蚀性较差，因此进行适当的表面处理以提高镁合金的耐蚀性能已成为目前研究的热点。微弧氧化、激光表面处理、离子注入、物理气相沉积(PVD)及等离子体注入沉积(IBAD)是近年来兴起的镁合金表面耐蚀强化新技术，这几种技术在处理镁合金耐蚀性方面已取得了一定的成果。综述了目前国内外应用这几种方法提高镁合金耐蚀性方面的研究现状，并展望了其应用前景。     

激光在镁合金表面处理中的应用

综述了激光在镁合金表面处理中的应用现状。诸多实验表明,激光表面熔凝、合金化以及激光熔覆都可提高镁合金的硬度、耐摩擦和耐腐蚀等表面性能。镁合金激光表面处理技术具有宽广的应用前景。     

激光熔凝前处理对钛合金表面电沉积铜过程及耐蚀性的影响

目的 通过激光前处理提高钛合金表面铜沉积层的质量及性能.方法 采用振镜激光器在电沉积铜前对钛合金基体表面先进行激光熔凝处理,整个熔凝过程在气氛保护下进行.研究了激光熔凝前处理对沉积层与基体结合力的影响机理,对传统化学前处理与激光熔凝前处理后铜沉积过程中的微观形貌、截面厚度、沉积层结合力和耐腐蚀性能进行了对比分析.结果 采用激光熔凝前处理后,钛合金表层组织得到细化并产生大量位错,从而削弱了沉积初期的选择性,表面沉积速率更快,获得的沉积层厚度更大,沉积层孔隙更少、更致密.1 h相同沉积时间下,激光熔凝前处理的沉积层厚度为163.65μm,几乎达到化学前处理得到的沉积层厚度(97.97μm)的两倍,且沉积层表现出与基体更佳的结合力.耐蚀性测试得到化学前处理与激光前处理所得铜沉积层的腐蚀电压分别为?0.441、?0.393 V,腐蚀电流密度分别为55.18、5.913μA/cm2.结论 激光熔凝前处理提高了钛合金表面铜沉积层的沉积质量及其与基体间的结合力,同时提高了铜沉积层的耐腐蚀性能.     

AZ31B镁合金仿生TIG焊接接头的组织和性能

镁合金焊接接头的微观组织对其力学性能有显著影响，限制其更广泛应用。受大自然生物结构所表现的优异力学性能的启发，利用激光重熔技术在镁合金钨极惰性气体保护焊(TIG焊)焊接接头表面制备了与生物体表类似的“软硬”交替结构来改善其力学性能。采用激光共聚焦显微镜、扫描电镜、能谱仪、硬度计、万能拉伸试验机、有限元分析等研究了不同试样的微观组织和力学性能。结果表明：激光仿生处理后，处理区形成了细小的等轴晶粒并且显微硬度明显增加，仿生试样的强度和延展性同时提高。结合有限元分析结果可知，仿生结构对力学性能的有益影响可归因于微观组织的变化和“软硬”交替结构带来的应力传递和重分布。     

稀土元素在医用镁合金中应用的研究进展

由于良好的生物相容性,镁合金成为近来研究的热点医用合金,但是较低的耐蚀性制约了其应用的广泛性。稀土元素由于独特的结构,在改善合金组织及性能方面有着重要的作用。简述了稀土元素在镁合金应用中的优势,介绍了稀土元素对生物医用镁合金的组织、力学性能和耐蚀性能的影响以及其作为植入材料植入人体后细胞的毒性反应,并展望了稀土元素在医用镁合金方面的应用前景和发展方向。     

镁合金激光表面熔覆技术

镁及镁合金具有良好的物理和力学性能,是一种极具发展潜力的材料,但镁合金的耐蚀性较差,采用激光表面熔覆技术,可显著提高其表面的耐蚀性。本文综述了镁合金激光表面熔覆技术,并对今后镁合金激光表面熔覆技术的发展作出展望。     

镁合金作为生物医用材料的腐蚀与防护研究进展

镁合金具有良好的生物相容性及可降解性能,因而有潜力应用于生物医用领域.最近几年,生物医用镁合金的研究得到了广泛的重视.镁合金用于生物医用植入材料的主要问题是耐蚀性差,提高耐蚀性能的方法主要有调整合金成分和采用适当的表面处理技术.本文对镁合金作为生物医用材料的腐蚀机理和影响腐蚀的因素进行了介绍,并总结了最近几年在提高生物医用镁合金耐蚀性能方面取得的进展,最后对生物医用镁合金研究中需要解决的问题和研究趋势进行了分析.