生物医用Mg-3Zn-0.2Ca合金显微组织与性能研究

生物医用Mg-3Zn-0.2Ca合金的显微组织,力学性能,腐蚀行为通过光学显微镜,扫描电镜,力学测试以及模拟体液浸泡手段进行了研究。X射线衍射结果表明该合金的主要第二相为Mg7Zn3, Mg2Zn3, 和Mg4Zn7的金属间化合物相。经过56:1挤压比后的挤压态Mg-3Zn-0.2Ca合金的晶粒尺寸平均为2.5um,相比铸态的119.1um下降了47.6倍。屈服强度,抗拉强度以及延伸率分别为205MPa, 336MPa 和17.85%。挤压态合金的耐蚀性也明显优于铸态合金,其原因主要为晶粒细化。本文设计的新型生物医用Mg-3Zn-0.2Ca合金呈现出良好的综合力学性能以及耐蚀性。     

Nd含量对医用可降解Mg-0.8Ca合金组织和性能的影响

利用真空感应熔炼及金属模铸造法制备Mg-0.8Ca-Nd合金,并研究了Nd含量对铸态Mg-0.8Ca合金组织和性能的影响。结果表明:随着Nd含量增加,Mg-0.8Ca合金组织得到明显细化,抗拉强度和硬度同时得到提高,当Nd含量为3%时,晶粒尺寸达到10～20μm,抗拉强度和硬度分别达到101 MPa和76 HV;在Mg-0.8Ca合金中Nd不仅起到细化晶粒的作用,还在一定程度上抑制了铸态组织的偏析,为后续的均匀化处理消除成分偏析起到了积极的作用。     

稀土元素Dy对Mg-2Zn-0.5Zr生物镁合金组织与性能的影响

通过拉伸试验、浸泡实验、电化学测试、扫描电镜(SEM)以及光学显微镜(OM)等方法研究了Dy含量对Mg-2Zn-0.5Zr-xDy生物镁合金微观组织、耐腐蚀性能和力学性能的影响。结果表明:随Dy含量的增加,合金的晶粒尺寸逐渐变小,第二相逐渐增多且主要沿晶界分布,合金的平均腐蚀速率先降低后升高,合金的力学性能先升高后降低;当Dy含量为1.5 mass%时,合金的耐蚀性能和综合力学性能均最好,平均腐蚀速率从未添加稀土元素时的1.28 mm/a降为0.92 mm/a,抗拉强度和伸长率分别为154 MPa和8.6%。     

Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr合金的显微组织与力学性能

对Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr(NZ30K)合金铸态、固溶态(T4)和时效态(T6)的显微组织、室温力学性能和断裂行为进行了研究。研究结果表明,NZ30K合金铸态时由α-Mg与分布在晶界的Mg12Nd相组成;固溶处理态时由过饱和α-Mg固溶体和晶粒内部细小的含Zr化合物组成;时效处理态时细小片状析出相从棱柱面析出,同时晶粒内部细小的含Zr化合物仍然存在。不同的时效处理工艺下时效析出相种类不同,200℃峰值时效态时为β″亚稳相,250℃×10h时效态时为β′亚稳相。合金经过200℃峰值时效处理后具有最佳的室温力学性能,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为142MPa、305MPa、11%。合金的断裂方式与其状态有关,铸态合金以沿晶断裂为主,固溶处理态和200℃峰值时效态合金以穿晶解理断裂为主,250℃×10h时效态合金为穿晶和沿晶混合型断裂。     

热处理对Mg-3.4Y-3.6Sm-2.6Zn-0.8Zr(wt%)合金组织和性能的影响

采用差热分析(DSC)、光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)及拉伸测试等手段研究了Mg-3.4Y-3.6Sm-2.6Zn-0.8Zr合金经过不同热处理方式后的组织演变及力学性能。提出了500°C固溶处理15h、225°C时效处理40h的最佳热处理制度。500°C固溶15h后,层状长周期堆积有序(LPSO)结构消失,晶界处的(Mg,Zn)3(Y,Sm)从网状相溶解成颗粒状,同时形成大量的长条状相Mg12(Y,Sm)Zn。时效处理后,大量弥散的β′相析出到α-Mg晶粒中,有利于提高合金的屈服强度。试验合金的屈服强度(YS)、抗拉强度(UTS)和延伸率(EL)分别为170.0 MPa、260.8 MPa和14.1%。热处理后断口由沿晶断裂向穿晶断裂转变。     

热处理对Mg-45Zn-1.5Nd合金组织及性能的影响

采用常规铸造法制备了Mg-45Zn-1.5Nd三元合金,利用SEM、EDS、XRD、硬度及拉伸实验等方法,研究了热处理对Mg-45Zn-1.5Nd合金组织及性能的影响规律。结果表明:铸态组织由Mg7Zn3基体、α-Mg枝晶、α-Mg+MgZn共晶组织以及极少量的球状准晶相组成;退火后α-Mg枝晶和共晶组织溶入基体中,析出了球状准晶相,组织均匀化程度显著提高;热处理使Mg-45Zn-1.5Nd合金的性能大幅度提高,硬度和抗拉强度最高分别达到141.9 HB和168 MPa,比铸态合金提高了14.3%和48.7%,最佳热处理工艺为330℃×6 h;热处理后拉伸断口中尽管出现少量韧窝,但仍是以解理为主的脆性断裂。     

热挤压温度对Mg-1Zn-1Gd合金组织和性能的影响

对Mg-1Zn-1Gd镁合金进行了不同温度下的热挤压试验.根据试验结果和分析阐述了不同挤压温度对Mg-1Zn-1Gd合金的组织和力学性能的影响.结果 表明,挤压过程中再结晶受不同位置应变率的影响,挤压后的晶粒尺寸较小.随着挤压温度的升高,第二相粒子逐渐减少,且挤压后的晶粒尺寸先减后增,合金屈服强度和抗拉强度先增后减.当...     

微量Y对Mg-5Al-0.8Zn-0.5Mn合金组织性能的影响

在熔炼过程中以Mg-Y中间合金形式加入稀土Y元素,研究0%～2.5%(质量分数,下同)范围内不同含量的Y对Mg-5Al-0.8Zn-0.5Mn合金显微组织、力学性能及腐蚀性能的影响。结果表明:经过适量稀土Y微处理后的合金材料具有细小均匀的铸态组织,平均晶粒尺寸维持在35μm左右。Y元素从0变化到2.5%过程中,合金室温力学性能在0～1.3%范围内增加,在1.3%～2.5%范围内降低,材料高温强度则一直呈现升高趋势。稀土Y对合金的腐蚀性能具有改善作用,当Y含量为1.0%时合金的耐蚀性能较好,过量加入Y元素对腐蚀性能有负面影响。     

形变热处理对Mg-6Zn-1Zr-1.5Y合金组织与性能的影响

研究挤压比及时效处理对Mg-6Zn-1Zr-1.5Y合金组织及力学性能的影响规律,初步分析了该合金在形变热处理过程中的强化机制。结果表明:随着挤压比增加,其延伸率逐渐升高,而其强度则先升高后下降;时效处理后,挤压比λ=10的棒材的强度和延伸率都有所下降,λ=13的棒材强度和延伸率都有所升高,λ=25的棒材的强度提高而延伸率降低。该合金的主要强化机制包括:细晶强化,加工硬化和时效强化;合金热挤压后的性能取决于细晶强化和加工硬化的交互作用,时效后的性能取决于时效强化与加工硬化的交互作用。     

Microstructure characterization and mechanical properties of Mg-9Li-5Al-1Zn-0.6RE alloy

Mg-9Li-5Al-1Zn-0.6RE alloy was prepared by vacuum induction heating. The microstructure and phases composition of the alloy were analyzed with optical microscope, scanning electron microscope and X-ray diffractometer. Then the effect of homogenization temperature on microstructure and mechanical properties of the alloy was studied. The hardness of samples under different homogenization temperatures was measured. The results show that, the alloy is composed of a phase, β phase, Mg17Al12 and AlLi. RE added into the alloy is solved in a phase and β phase completely. After homogenization heat treatment, the needle-like a phase disappears. With the increase of homogenization temperature, the shape of a phase is spherical-like first, then vennicular-like, and large block-like finally. The variation of the shape of a phase causes the hardness of sample to change accordingly. The most favorable homogenization temperature for microstructure and mechanical properties is 150 ℃.     

Effects of erbium on microstructure and mechanical properties of as-cast Mg-7Zn-3Al alloy

Mg-7Zn-3Al-xEr(x=0.1,0.4,0.7) magnesium alloys were prepared by permanent mould casting.The effects of rare earth element of erbium on the microstructure and mechanical properties of as-cast Mg-7Zn-3Al alloy at both room temperature and elevated temperatures were investigated with optical microscopy,scanning electron microscopy/energy dispersive X-ray spectroscopy,differential scanning calorimetry,and tensile testing.The results show that the quasi-continuous grain boundary networkedτ(Mg_(32)(Al,Zn)_(49)...     

快速凝固+热挤压制备Al-10.7Zn-2.4Mg-0.9Cu合金的组织和性能

采用单辊熔体旋转法制备Al-10.7Zn-2.4Mg-0.9Cu合金带材,利用热挤压将带材坯料制成棒材,对其微观组织和力学性能进行研究。结果表明:所制备的带材由过饱和固溶体α(Al)等轴细晶构成,晶粒尺寸为3~5μm;合金经挤压后存在粗大第二相,析出相主要为MgZn2相,挤压态棒材抗拉强度为499.8 MPa,伸长率达到了15.3%,断口呈韧性断裂特征;经T6热处理后,合金中有细小的沉淀相析出,使得室温力学性能得到提高,抗拉强度达到631.9 MPa,伸长率有所降低,断口呈韧脆混合断裂特征。     

不同Y含量对ZM21镁合金组织和力学性能的影响

本文主要通过OM、SEM、EDS和XRD等研究了铸态及挤压态Mg-2Zn-1Mn-xY (Y=0,0.8,2.2,wt.%) 镁合金显微组织和力学性能。由实验结果可知,稀土Y的添加,不仅可以细化铸态及挤压态合金晶粒,还可以弱化挤压态合金的基面织构强度,从而同时提高合金的强度以及韧性。本文中最优化合金挤压态Mg-2Zn-1Mn-xY合金具有良好的力学性能,与原始Mg-2Zn-1Mn合金相比,屈服强度从164MPa提高到204MPa、抗拉强度从237MPa提高到298MPa以及延伸率从12%增加到18%。     

Influence of heat treatment on microstructure and mechanical properties of Mg-10Gd-3Y-1.2Zn-0.4Zr alloy

Microstructure evolution and mechanical properties of the cast Mg-10Gd-3Y-1.2Zn-0.4Zr(mass fraction,%) alloy during annealing at 798 K for different time were investigated.In the as-cast state,the microstructure consists ofα-Mg,Mg_5(Gd,Y,Zn) eutectic compounds and stacking faults(SF) of basal plane distributed from grain boundary to inner grain.During heat treatment at 798 K,the SF and parts of eutectic compounds dissolve into the matrix gradually,simultaneously,a new straight lamellar phase with 14H typ...     

Mg-9Gd-4Y-0.6Mn合金的微观组织与力学性能

通过热分析、X射线衍射、扫描电镜、透射电镜等手段分析了Mg-9Gd-4Y-0.6Mn合金的微观组织,并在室温到400℃的温度区间进行力学拉伸试验.结果表明合金在400℃时产生的超塑性现象,伸长率达266%,拉伸过程中出现动态再结晶协调晶界滑移的超塑性变形机制;在凝固过程中合金易偏析形成Mg3X(X为Gd和Y)相,Mg3X相用固溶处理的方法难以消除;在Cast-T5、Cast-T6、Rolled-T5和Rolled-T6的四种热处理状态中,Rolled-TS态的硬度最高,达121HV10;沿棱柱面析出的高密度板状析出相能有效地阻碍镁基面上的位错滑移,这是合金强化和耐热的主要原因.     

超声处理对Mg-5Zn-2Er合金组织及力学性能的影响(英文)

研究超声处理对Mg-5Zn-2Er镁合金显微组织及室温、高温力学性能的影响规律。利用光学显微镜、扫描电镜和MTS材料试验机等研究不同样品的显微组织及其室温、高温力学性能。结果表明:超声处理后镁合金的组织和力学性能均得到了改善;获得最优镁合金材料组织和性能时超声处理的工艺为:超声处理功率600W,超声处理时间100s。超声处理在熔体中引起的空化和声流效应对细化镁合金的组织并提高其力学性能起到了主要作用。     

Effects of heat treatment on microstructure evolution and mechanical properties of Mg-6Zn-1.4Y-0.6Zr alloy

To investigate the effects of solution temperature and the decomposition of I-phase on the microstructure, phase composition and mechanical properties of as-cast Mg-6Zn-1.4Y-0.6Zr alloy, solution treatment at 440 oC, 460 oC and 480 oC and further aging treatment were conducted on the alloy. The results indicate that the net-like intermetallic compounds(mainly I-phase) dissolve into the α-Mg matrix gradually with the increase of solution temperature from 440 oC to 480 oC. Besides, the I-phase decomposes completely at 480 oC, with the formation of fine W-phase(thermal stable phase) and Mg_7Zn_3 phase. In addition, a great number of fine and dispersive Mg-Zn binary phases precipitate in the α-Mg matrix during the aging treatment. Due to the increase of solute atoms and the precipitation of strengthening phases, such as W-phase and Mg-Zn phases, the optimal strength is obtained after solution treatment at 460 oC for 8 h and aged at 200 oC for 16 h. The yield strength(YS), ultimate tensile strength(UTS) and elongation are 208 MPa, 257 MPa and 3.8%, respectively. Compared with the as-cast alloy, the increments of YS and UTS are 117% and 58%, respectively, while the decrement of elongation is 46%.