时效温度对Mg-2.0Zn-1.0Y-0.5Zr合金组织与性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉伸试验、浸泡试验和电化学试验等研究了固溶态Mg-2.0Zn-1.0Y-0.5Zr合金在180~220℃时效12 h后的微观组织、耐蚀性能和力学性能。结果表明:随着时效温度从180℃升高到220℃,合金中析出的颗粒状第二相数量增多,第二相体积分数由0.03%(固溶态)升至0.36%(220℃时效12 h),力学性能明显提高,但耐蚀性能下降。当时效温度为200℃时,合金的综合性能较优,其抗拉强度、屈服强度、伸长率和腐蚀速率分别为(268.1±11.3) MPa、(170.4±8.5) MPa、(15.8±0.6)%和(0.575±0.039) mm/y。

时效时间对Mg-2.0Zn-1.0Y-0.5Zr合金组织与性能的影响

首先对Mg-2.0Zn-1.0Y-0.5Zr合金进行490℃固溶处理8 h,随后对其进行200℃时效2~12 h的处理,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、拉伸实验、浸泡测试和电化学测试等研究了合金经不同热处理后的组织和性能。结果表明:与固溶态合金相比,时效处理后,合金中的析出相呈细小颗粒状在基体上均匀分布,随时效时间的延长第二相数量逐渐增多;时效后的合金强度均高于固溶态合金,但耐蚀性有所下降。经综合考虑,200℃时效4 h后合金的性能最佳,其极限抗拉强度、屈服强度、伸长率和腐蚀速率分别为(224.6±7.3)MPa、(135.2±4.3)MPa、(19.1±1.2)%和(0.463±0.015)mm/y。

固溶时间对Mg-2Zn-1Y-0.5Zr合金组织与腐蚀性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、浸泡测试和电化学测试等研究了Mg-2Zn-1Y-0.5Zr合金在490℃固溶4~14 h后的微观组织和腐蚀性能。结果表明:随着固溶时间的延长,合金的晶粒尺寸逐渐由98.19μm增大到142.90μm,合金中的第二相逐渐溶解,第二相体积分数由1.33%降到0.02%,大幅降低了第二相与合金基体之间因腐蚀电位不同而引起的微电偶腐蚀;在490℃固溶处理8 h时后,合金的腐蚀速率为0.414 mm/y,自腐蚀电位为-1.525 V,自腐蚀电流密度为3.327μA/cm^(2),耐蚀性能最好。

Sn元素对Mg-1Zn-0.3Zr-1Y生物镁合金组织和性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、浸泡试验、析氢试验、电化学试验和拉伸试验等研究了Sn元素对Mg-1Zn-0.3Zr-1Y-xSn(x=0、0.5、1、1.5、2、2.5、3)生物镁合金组织、耐蚀性能和力学性能的影响。结果表明:添加Sn元素后,合金的耐蚀性和综合力学性能都有一定的提升。当Sn含量为2 mass%时,合金的耐蚀性和综合力学性能最好,合金在模拟体液中浸泡120 h后的平均腐蚀速率由未添加Sn元素的2.010 mm/y降至1.201 mm/y,自腐蚀电位正移为-1.433 V,自腐蚀电流密度降为2.208μA/cm^(2),屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为153.6 MPa、210.9 MPa和19.1%。

添加Zn、Zr、Dy元素对生物镁合金耐蚀性能和力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、浸泡实验、电化学测试和拉伸试验研究了微合金化处理对生物材料镁合金的耐蚀性能和力学性能的影响。结果表明,随着Zn、Zr、Dy元素的添加,镁合金的晶粒得以细化,合金内部第二相生成并长大。将元素Zn、Zr、Dy同时添加到镁合金中时,合金的晶粒尺寸从1087μm减小到70μm,显微组织也变得更均匀。此外,添加Zn、Zr、Dy元素可显著改善镁合金的耐腐蚀性和力学性能。根据浸泡实验可知,添加不同元素后,合金的腐蚀速率从2.01 mm/a降低至0.92 mm/a;自腐蚀电流密度从4.22μA/cm^(2)降低至2.05μA/cm^(2);屈服强度、极限抗拉伸强度和伸长率从30.5 MPa、69.5 MPa和6%增加到84 MPa、154 MPa和8.6%。