挤压态Mg-2Zn-0.5Gd-1Y-0.5Mn合金的组织特征、力学性能和体外腐蚀行为（英文）

为改善医用镁合金微观组织特征与降解行为,采用挤压形变工艺改变医用镁合金的晶粒尺寸特征及析出相/金属间化合物尺寸、分布规律,探究了挤压态医用Mg-2Zn-0.5Gd-1Y-0.5Mn镁合金微观结构特征及降解行为。结果表明：不同的热挤压变形并没有改变Mg-2Zn-0.5Gd-1Y-0.5Mn镁合金中第二相的类型,但改变了第二相的分布和形貌。Mg-2Zn-0.5Gd-1Y-0.5Mn镁合金的成分主为α-Mg和W-Mg₃Y₂Zn₃。电化学测试结果表明,铸态、挤压370℃和挤压390℃合金腐蚀电流密度分别为2.498、3.656、1.012μA·cm^-2。这是由于铸态组织中析出相/金属间化合物呈带状分布在基体中,可作为微阴极形成电偶腐蚀位点,加速合金腐蚀速率。合金在370℃挤压时,由于实际温度较低,部分粗化相未能充分溶解到α-Mg基体中,随着析出相数量增加及分布混乱无序,微阴极面积比例增大,进而导致腐蚀速率加剧。而390℃挤压态镁合金的挤压速度快、耗散行为慢,且铸锭与挤压机间摩擦强烈,已发生充分动态再结晶行为...     

Ca、Y改性的Mg-2Zn-1Al镁合金腐蚀行为

采用扫描电镜、XRD、析氢及电化学测试等对0.2%Ca、0.2%Y改性的Mg-2Zn-1Al （ZA21）轧制板材的微观组织和腐蚀行为进行了分析。结果表明,Ca和Y细化了晶粒,改变了第二相类型,降低了含Mn相中锰含量。在3.5%NaCl溶液中,优先腐蚀位点位于含Mn相附近的镁基体上,12 h腐蚀速率满足：ZA21 (8.59 mm/a)>ZA21+0.2%Ca (7.17 mm/a)>ZA21+0.2%Y (4.22 mm/a)>ZA21+0.2%Ca+0.2%Y (1.26 mm/a)。耐蚀性提升可归因于晶粒的细化;高Mn相消失,低Mn相和无Mn相生成导致微电偶腐蚀减弱;Mg、 Mg(OH)₂、Ca₃Al₂O₆·xH₂O、CaY₄O₇和Y₂O₃组成的更致密、裂纹更浅、保护性更强的腐蚀产物膜替代了由Mg和Mg(OH)₂组成的充满裂纹、保护作用有限的腐蚀产物膜。     

挤压态低合金化Mg-0.5Bi-0.5Y-0.2Zn合金的腐蚀行为及力学性能（英文）

研发一种新型低合金化Mg-Bi-Y-Zn合金系,该合金系在673 K的挤压温度下成功成型。通过扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、电化学试验和拉伸试验研究挤压态合金的腐蚀行为和拉伸性能。挤压后,合金表现出几乎完全的动态再结晶组织和典型的挤压织构,在晶粒内可以观察到一些亚微米级析出相。在SBF溶液中,合金的腐蚀模式由最初的点蚀为主转变为中间过程的丝状腐蚀为主;最后经长时间浸泡后,腐蚀模式转变为丝状腐蚀和局部晶粒脱落。挤压态Mg-0.5Bi-0.5Y-0.2Zn合金的屈服强度为237 MPa,极限抗拉强度为304 MPa,伸长率为31%,平均腐蚀速率为0.14 mm/a。由此可见,该合金表现出良好的拉伸性能和耐腐蚀性能匹配度,这主要归因于其均匀的晶粒结构和亚微米级析出相。因此本文所研发的Mg-0.5Bi-0.5Y-0.2Zn合金具有在生物医药领域的广阔应用前景。     

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%。     

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。     

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。     

固溶态和挤压态Mg-xLi-3Al-2Zn-0.5Y(x=4,8,12)合金的显微组织和腐蚀行为

研究固溶态和挤压态Mg-xLi-3Al-2Zn-0.5Y(x=4,8,12,质量分数,%)合金的显微组织和腐蚀行为。结果表明,当锂含量从4%增加到12%,合金基体由α-Mg单相转变为α-Mg+β-Li双相,再转变为β-Li单相。Mg-4Li-3Al-2Zn-0.5Y和Mg-12Li-3Al-2Zn-0.5Y合金具有晶间腐蚀和点蚀的混合腐蚀特征,前者与沿晶界析出的AlLi相有关,后者与第二相与基体之间的高电位差有关。挤压态合金的耐蚀性优于固溶态合金。挤压态Mg-8Li-3Al-2Zn-0.5Y合金具有最低腐蚀速率(P_W=(0.63±0.26)mm/a),主要归因于该合金的第二相分布更均匀、通过牺牲β-Li相形成的保护性α-Mg相和相对完整的更均匀分布的氧化膜。     

Mg-6Zn-1Mn-2Sn-0.5Ca合金挤压态和热处理态的组织与力学性能

利用光学显微镜、X 射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、硬度以及力学性能测试等对挤压态和时效处理的Mg?6Zn?1Mn?2Sn?0.5Ca 镁合金的显微组织和力学性能进行研究。研究结果表明：合金铸态的相组成为α-Mg, Mn, Mg7Zn3, Ca₂Mg₆Zn₃ 和CaMgSn相组成。挤压态组织为完全动态再结晶组织,晶粒尺寸约为2.8 μm。固溶时效处理(T6,180 ℃+10 h)后,合金的强度明显增加,屈服和抗拉分别为320 MPa 和390 MPa。合金强度的提高主要是由于晶界强化,固溶强化和析出强化作用。     

热处理对挤压态Mg-2.7Nd-0.2Zn-0.4Zr合金组织、力学性能和体外降解行为的影响(英文)

设计了Mg-2.7Nd-0.2Zn-0.4Zr(质量分数,%)镁合金作为可降解生物医用材料。对固溶处理后的铸锭进行了热挤压处理,然后对挤压棒分别进行了时效处理、固溶处理及固溶+时效处理。利用光学显微镜和扫描电镜观察了合金的组织,测试了合金的室温力学性能,采用析氢和失重法测试了合金在模拟体液中的降解行为,用扫描电镜观察了降解产物形貌及洗去降解产物后的形貌。结果表明:固溶处理后合金的晶粒明显长大,固溶处理显著提高挤压态合金的伸长率,但降低了合金的强度,而时效处理可提高合金的强度,降低合金的伸长率;热处理可降低合金的屈强比。体外降解实验结果表明:固溶处理使合金的降解速率稍微加快,而时效处理则能稍微减慢合金的降解速率。     

Zr含量对Mg-3Zn-1Y合金显微组织和腐蚀行为的影响

采用传统重力铸造法制备了Mg-3Zn-1Y-xZr (x=0,0.2,0.4,0.6)合金,并通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、失重和电化学实验研究了Zr含量对Mg-3Zn-1Y显微组织和腐蚀行为的影响.结果 表明:Mg-3Zn-1Y主要由α-Mg基质和Mg3YZr6(Ⅰ)相组成,Zr的加入没有改变第二相的类...     

Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr镁合金的组织和性能

设计了新型Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr镁合金,并用光学显微镜、扫描电镜及拉伸试验机对合金铸态、均匀化态及挤压态的显微组织特征和力学性能进行了研究。结果表明,铸态Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金组织主要由α-Mg基体和沿晶界分布的块状长周期堆垛有序结构相组成,均匀化处理(450℃×16h)促使细小层片状的长周期堆垛有序结构相由晶界向晶内生长。挤压态Mg-6Gd-3Y-2Zn-0.5Zr合金在200℃下时效处理,无明显时效硬化现象,但挤压态合金具有优良的强韧性能,室温抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为335MPa、276MPa和17%。     

往复挤压对Mg-0.85Zn-0.15Y-0.6Zr铸态组织和力学性能的影响

研究了往复挤压对准晶增强Mg-0.85Zn-0.15Y-0.6Zr铸态合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,往复挤压可大幅度细化Mg-0.85Zn-0.15Y-0.6Zr铸态合金组织,且使I相等相对均匀地分布在α-Mg基体中。同铸态合金相比,挤压后Mg-0.85Zn-0.15Y-0.6Zr合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率分别提高了75.8%,43.2%和35%。     

Effect of Solution Treatment on Microstructure and Corrosion Properties of Mg–4Gd–1Y–1Zn–0.5Ca–1Zr Alloy

The as-cast multi-element Mg–4Gd–1Y–1Zn–0.5Ca–1Zr alloy with low rare earth additions was prepared, and the solution treatment was applied at different temperatures. The microstructural evolution of the alloy was characterized by optical microscopy and scanning electron microscopy, and corrosion properties of the alloy in 3.5% NaCl solution were evaluated by immersion and electrochemical tests. The results indicate that the as-cast alloy is composed of the a-Mg matrix,lamellar long-period stacking-ordered(LPSO) structure and eutectic phase. The LPSO structure exists with more volume fraction in the alloy solution-treated at 440 °C, but disappears with the increase in the solution temperature. For all the solution-treated alloys, the precipitated phases are detected. The corrosion rates of the alloys decrease first and then increase slightly with the increase in the solution temperature, and the corrosion resistance of the solution-treated alloys is more than four times as good as that of the as-cast alloy. In addition, the alloy solution-treated at 480 °C for 6 h shows the best corrosion property.     

热挤压对铸态Mg-1Zn-0.3Zr-1Y-2Sn镁合金组织和性能的影响（英文）

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、浸泡实验、析氢实验、电化学试验、拉伸试验等方法,研究了不同挤压温度(340、360、380、400℃)下,热挤压对铸态Mg-1Zn-0.3Zr-1Y-2Sn合金组织和性能的影响。结果表明:热挤压后,合金的第二相沿挤压方向破碎成颗粒,微观组织中存在动态再结晶和变形晶粒。随着挤压温度的升高,第二相的含量变化较小,动态再结晶晶粒尺寸逐渐增大。热挤压后,合金的力学性能得到改善,但其耐腐蚀性最终减弱。热挤压处理可以在腐蚀的早期阶段提高合金的耐腐蚀性能,但随着腐蚀的进行,在后期合金的耐蚀性能会降低。当热挤压温度为360℃时,合金具有较好的力学性能和耐腐蚀性能。     

Mg-5.0Y-3.0Nd-0.5Zr合金铸态组织和力学性能研究

对Mg-5.0Y-3.0Nd-0.5Zr镁合金进行熔铸和不同温度的均匀化退火,测试该合金的室温力学性能。并采用金相显微镜、扫描电镜等观察铸态和均匀化退火态组织。结果表明,添加Nd和Y能使镁合金的铸态组织得到细化,Nd和Y分别以Mg41Nd5和Mg24Y5化合物形式存在,均匀化退火后,试验合金抗拉强度和伸长率得到提高。其中450℃的均匀化退火效果最好,合金的抗拉强度比铸态时的提高了24.5%,伸长率提高了116.7%。     

Mg-12Gd-2Y-1.5Sm-0.5Zr合金显微组织和力学性能

研究了合金元素对Mg-12Gd-2Y-1.5Sm-0.5Zr合金显微组织和力学性能的影响.结果表明,该合金晶粒组织细小,少量Y、Sm和大量Gd固溶在镁基体里,同时有少量MgGd3、Mg24Y5和Mg41Sm5相析出;合金在室温、200、250℃下的抗拉强度分别为258、304、330 MPa;断裂为脆性断裂,与合金的低伸长率相对应.     

Mg-6Y-7RE-0.4Zr镁合金的显微组织和力学性能

利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、拉伸试验等方法,研究了固溶处理和挤压对Mg-6Y-7RE-0.4Zr合金显微组织和力学性能的影响,以及挤压后合金的高温力学性能。结果表明,铸态合金组织主要由α-Mg基体和Mg24Y5、Mg12RE相组成,经过固溶处理(500℃×8h)之后,Mg-Y相基本消失,Mg-RE相仍有部分存在于晶界处;室温条件下,挤压后合金塑性有了大幅度提高,抗拉强度由156MPa提高到260MPa,且出现了明显的屈服特征,屈服强度为220MPa,伸长率由0.5%提高到7.0%;高温条件下,低于250℃时挤压态合金仍保持与室温条件下相当的力学性能,300℃时强度有所降低,伸长率大幅度提高,σ=215MPa,σ=164MPa,δ=20.5%。