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。     

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。     

挤压温度对固溶态Mg-2.0Zn-0.5Zr-3.0Gd合金微观组织及耐腐蚀性能的影响

利用金相显微镜、扫描电镜及透射电镜等测试手段研究了挤压温度对固溶态Mg-2.0Zn-0.5Zr-3.0Gd镁合金显微组织的影响。同时,采用浸泡实验和电化学测试等方法研究了合金在模拟体液中的腐蚀行为。结果表明：挤压态合金主要由大的变形晶粒和动态再结晶晶粒组成,析出相由纳米级的棒状(Mg, Zn)₃Gd相和颗粒状的Mg₂Zn₁₁相组成。挤压温度在340～360 ℃时,合金中动态再结晶晶粒的体积分数随着挤压温度的升高而增加,腐蚀速率随着挤压温度的升高而降低。当挤压温度为360 ℃时,合金发了完全动态再结晶,具有较好的耐腐蚀性,静态腐蚀速率为0.527 mm/y,腐蚀形式为均匀腐蚀。当温度升高至380 ℃时,部分动态再结晶晶粒发生异常长大现象,导致腐蚀速率随着挤压温度的升高而升高。     

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。     

挤压温度对Mg-2.0Zn-0.3Zr-0.9Y新型镁合金组织和性能的影响

研究了不同挤压温度对Mg-2.0Zn-0.3Zr-0.9Y新型镁合金组织和性能的影响。结果表明,降低挤压温度,Mg-2.0Zn-0.3Zr-0.9Y合金的平均晶粒尺寸得到显著细化,合金的屈服强度和抗拉强度得到大幅提高,而延伸率变化不大。随着挤压温度的降低,{10ī2}织构强度不断增强,{0002}基面环形织构强度减弱。Mg-2.0Zn-0.3Zr-0.9Y合金的力学性能不但受到组织平均晶粒大小的影响,还受到织构分布的影响。挤压温度为330℃时可获得细小的组织和优良的力学性能,平均晶粒尺寸达到1.76μm,合金抗拉强度达到323MPa,屈服强度为309MPa,延伸率为21.92%。     

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-0.5Zn-0.4Zr-5Gd生物镁合金组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜及电化学工作站等设备对合金组织、电化学性能进行了表征,分析了固溶处理对Mg-0.5Zn-0.4Zr-5Gd(mass%)合金显微组织及腐蚀性能的影响。结果表明,固溶处理后,铸态组织中的析出相逐渐溶解,组织均匀,合金的力学性能得到提高,有效减小了基体和析出相之间电位差引起的电化学腐蚀,提高了合金的耐蚀性。合金经490℃固溶10 h后,抗拉强度为184.62 MPa,平均腐蚀速率为0.528 mm/a,其腐蚀电流密度和腐蚀电位分别为7.4μA/cm~2和-1.576 V,在研究范围内耐蚀性最好。     

Al含量对Mg-2.0Zn-0.4Mn合金组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响

采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等研究了铸态Mg-2.0Zn-0.4Mn-xAl (x=0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0 mass%)合金的物相和显微组织,采用拉伸实验测试了合金的力学性能,采用静态质量损失法和电化学测试实验研究了合金的耐腐蚀性能。结果表明：含Al合金的组织主要由α-Mg基体及不同形貌的Mg₂(Zn, Al)₁₁和MgZn₂第二相组成。随着Al含量的增加,合金的晶粒尺寸逐渐减小,其力学性能和耐腐蚀性能先升高后降低。当Al含量为4.0 mass%时,合金具有较好的力学性能及耐腐蚀性能,其极限抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为(158.4±4.2) MPa、(119.2±5.8) MPa及(15.6±0.5)%,在3.5%NaCl溶液中浸泡72 h后,其平均静态腐蚀速率和析氢腐蚀速率分别为(0.958±0.057)和(0.933±0.051) mm/y。     

LPSO堆垛结构转变对挤压态Mg-2.0Zn-0.3Zr-5.8Y镁合金组织性能的影响

通过改变挤压温度以获得含有不同堆垛结构长周期相(LPSO)的Mg-2.0Zn-0.3Zr-5.8Y合金,研究LPSO相堆垛结构转变对挤压态合金组织性能的影响规律及其作用机制。结果表明:挤压温度为390℃,合金中有18R和14H 2种堆垛结构的LPSO相,其平均晶粒尺寸为(9.5±3.0)μm,合金的抗拉强度达到280 MPa,延伸率为18.7%;当变形温度达到420℃,合金中18R LPSO相全部转变为14H结构,平均晶粒尺寸大幅细化至(3.1±1.1)μm,合金的抗拉强度和延伸率均得到明显提高,分别达到330 MPa和20.8%;随着挤压温度的进一步提高,合金的平均晶粒尺寸逐渐变大,强度和延伸率开始逐渐降低。由于LPSO相堆垛结构转变和晶粒尺寸变化引起基面织构和柱面织构的强度发生变化,LPSO相形态改变以及晶粒细化是Mg-2.0Zn-0.3Zr-5.8Y挤压态合金室温力学性能变化的主要因素。     

时效对Mg-6Zn-0.7Zr-0.5Cd-1.5Nd镁合金组织及性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜及力学性能等测试手段,研究了时效处理对Mg-6Zn-0.7Zr-0.5Cd-1.5Nd镁合金显微组织及力学性能的影响.结果表明:Mg-6Zn-0.7Zr-0.5Cd-1.5Nd合金挤压后经T5处理后有球状的第二相粒子析出,使合金硬度和强度明显提高;经T5处理后合金的第二相有富集的趋势,使得耐蚀性能略有下降.     

Gd含量对Mg-0.5Zn-0.4Zr-xGd生物镁合金性能的影响

研究了稀土元素Gd含量对铸态Mg-0.5Zn-0.4Zr-x Gd合金微观组织、力学性能及其腐蚀性能的影响。结果表明:当Gd含量小于5%时,随着Gd含量的提高,第二相沿着晶界析出并且逐渐增多,晶粒明显细化,力学性能和耐蚀性逐渐提高;Gd含量为5%时,合金的力学性能及耐蚀性最好,抗拉强度为174.76 MPa,伸长率为11.25%,平均腐蚀速率仅为0.845 mm/a。Gd含量继续增加,合金力学性能和耐蚀性均呈现劣化趋势。     

挤压温度对Mg-6Zn-1Mn-4Sn-0.5Y镁合金组织和性能的影响

通过光学显微镜（OM）,X 射线衍射（XRD）,扫描电子显微镜（SEM）,电子背散射衍射（EBSD）以及拉伸试验对360和420℃挤压的Mg-6Zn-1Mn-4Sn-0.5Y变形镁合金的组织和性能进行了研究。研究结果表明,合金铸态和时效态的相组成为α-Mg, Mn, Mg7Zn3, Mg2Sn, 和 MgSnY相。挤压温度从360℃增加到420℃,动态再结晶完成,晶粒长大,合金的屈服强度,抗拉强度以及延伸率分别由259MPa, 350MPa 和 18.3% 降低至 239MPa, 332MPa和12.5%。理论计算和拉伸试验结果表明,细晶强化和固溶强化对合金屈服强度的增加产生决定性影响。     

Mg-3Zn-1Y-0.6Zr-0.5Ca生物镁合金不同速度挤压后组织性能研究

采用常规铸造法制备了Mg-3Zn-1Y-0.6Zr-0.5Ca生物镁合金。研究了在不同正挤压速度下(10, 30, 60, 90mm/min)挤出的变形镁合金显微组织和力学性能的影响。研究结果表明:随着挤压速度的增大,动态再结晶晶粒尺寸增大,未动态再结晶区域减少。不同挤压速度影响第二相的形态和分布,进而影响动态再结晶的发生。织构随着挤压速度的增大而减弱。随着挤压速度的增大,合金的塑性增强,抗拉强度减小。在挤压速度为60mm/min 时,综合力学性能良好。抗拉强度270Mpa,伸长率19.6%。     

挤压态Mg-2Zn-0.4Zr-0.6Ce生物镁合金组织与性能

利用OM、SEM、质量损失测试、电化学测试与拉伸试验研究了挤压温度对Mg-2Zn-0.4Zr-0.6Ce生物镁合金组织与性能的影响。结果表明,热挤压后合金发生动态再结晶,合金的组织均由细小的再结晶晶粒与原始晶粒组成。在470~510℃范围内随着挤压温度的升高,合金再结晶晶粒体积分数逐渐增大,晶粒尺寸变化不明显,合金的腐蚀速率与腐蚀电流密度Icorr先减小后增大,容抗弧半径先增大后减小。挤压温度为490℃时,合金的耐蚀性最好,腐蚀速率为0.9337 mm·a~(-1),腐蚀电流密度为4.67μA·cm~(-2)。由于细晶强化与位错强化作用,热挤压后合金的强度得到提高,随着挤压温度的升高,合金的抗拉强度和伸长率先增大后减小。挤压温度为490℃时,合金的综合力学性能最好,合金的抗拉强度与伸长率分别为259.1 MPa与14.1%。     

Cu对铸造Mg-4Zn-0.5Ca镁合金的组织及性能影响

以Mg-4Zn-0.5Ca合金为研究对象,研究了Cu对Mg-4Zn-0.5Ca合金组织及力学性能的影响。结果表明,Cu可以通过与Zn原子结合形成Mg-Zn-Cu三元相在α-Mg基体边界富集,阻碍基体长大,使Mg-4Zn-0.5Ca合金铸态组织得到细化,合金主要由α-Mg,Ca2Mg6Zn3,Mg Zn Cu相组成。Cu元素可以提高Mg-4Zn-0.5Ca合金的硬度及抗拉强度,当Cu含量为1%时,铸态Mg-4Zn-0.5Ca-1Cu合金的抗拉强度和屈服强度分别为149 MPa、102 MPa,相对于基本合金提高了14.6%和29.1%,合金硬度提高18.8%至63 HV。过量的Cu会使合金中的析出相呈连续的网状分布在晶界上,导致力学性能的下降。     

新型铸造镁合金Mg-3.0Nd-1.5Gd-0.25Zn-0.5Zr的组织和力学性能

研究了新型铸造镁合金Mg-3.0Nd-1.5Gd-0.25Zn-0.45Zr的组织和力学性能。研究表明,试验合金的铸态组织为近等轴晶,主要由α-Mg基体和晶界处的(α-Mg+Mg12Nd)共晶组成。试验确定了固溶试验合金的较优时效处理工艺。试验合金经T6热处理后,室温屈服强度较ZM6合金显著提高。同时,试验合金的高温瞬时抗拉强度、屈服强度以及抗蠕变性能均显著优于ZM6合金。     

微量CaO对Mg-2Zn-0.5Sr镁合金显微组织、力学性能及腐蚀性能的影响

本文主要研究了添加0.1 wt.% CaO和0.3 wt.% CaO对Mg-2Zn-0.5Sr显微组织、力学性能及腐蚀性能的影响。光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)及电子探针显微分析仪(EPMA)分析了材料均匀化热处理后的显微组织和第二相的组成与分布,发现CaO颗粒的加入使Mg-2Zn-0.5Sr的晶粒尺寸明显细化,而且CaO颗粒机械地富集于晶界及晶粒内的第二相与基体之间。室温拉伸试验研究材料机械性能,CaO颗粒的加入可以提高材料强度,但添加0.1 wt.% CaO时材料的塑性降低,而添加0.3 wt.% CaO时材料的塑性也有所提高,延伸率达到10.9 ± 1.1%。Kokubo模拟体液中的动电位极化曲线表明添加CaO颗粒使腐蚀电位正移。浸泡失重实验表明Mg-2Zn-0.5Sr的平均腐蚀速率为7.55 mm/year,添加0.1 wt.% CaO时腐蚀速率降低大约18.3%,添加0.3 wt.% CaO时腐蚀速率增高大约52%。CaO颗粒对显微组织及机械性能的影响决定于晶粒细化和CaO颗粒在第二相与基体之间机械富集的综合影响,而其对生物腐蚀行为的影响主要决定于晶粒细化及CaO颗粒在溶液中反应对致密稳定CaHPO4保护膜生成的促进作用。Mg-2Zn-0.5Sr/0.1CaO表现出较高的强度和较佳的耐腐蚀性能,是生物医用材料中的一种较好选择。     

挤压变形对Mg-2.5Nd-0.5Zn-0.5Zr合金微观组织和力学性能的影响

采用扫描电镜、 透射电镜、X射线衍射和拉伸试验等技术,研究了不同挤压比制备出的Mg-2.5Nd-0.5Zn-0.5Zr合金的微观组织和力学性能.结果表明,初始材料为近似等轴晶粒,平均晶粒尺寸约为23.8μm,沿晶界析出大量离异的共晶Mg12Nd相,在晶界处共晶相呈连续网状分布.挤压之后合金组织明显细化,E1(挤压比为7...     

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...