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。

激光参数对Q235B钢激光熔凝层耐蚀性的影响

为探究激光的单脉冲能量密度、光斑重叠率、扫描次数对激光熔凝层耐蚀性的影响规律,首先采用单因素激光熔凝实验法在Q235B钢材表面制备激光熔凝层,然后采用显微镜研究激光熔凝层单位面积内的微裂纹分布,并采用电化学分析方法研究熔凝层自腐蚀电位和自腐蚀电流密度的变化规律。以最大自腐蚀电位和最小自腐蚀电流密度为目标进行激光参数优化,得出单脉冲能量密度为3.82 J/cm^(2)、光斑搭接率为80%和扫描次数为4的激光最佳参数组合。分析表面及切面的X射线能量色散谱和X射线衍射谱发现,最佳激光参数组合下制备的激光熔凝层(最佳激光熔凝层)由内至外的组织为Fe渐变氧化层过渡至以Fe_(3)O_(4)-FeO混合结晶为主的Fe稳定氧化层。将最佳激光熔凝层与Q235B钢碱性发黑层的电化学阻抗谱、表面粗糙度、X射线能量色散谱和X射线衍射谱进行对比后发现,最佳激光熔凝层的耐蚀性约为碱性发黑层的3倍,这得益于熔凝层中Fe稳定氧化层更低的表面粗糙度和微裂纹密度、更少的氧化漏点以及可防止过度氧化的特点。

Fe32Mn3Al7Cr反铁磁精密电阻合金激光熔凝层的抗蚀性研究

采用HF-4工业用横流CO2激光照射Fe32Mn3Al7Cr反铁磁精密电阻合金,进行激光表面熔凝抗腐蚀改性。研究Fe32Mn3Al7Cr合金激光熔凝层的显微组织、相结构,显微硬度和抗蚀性。合金激光熔凝层具有细密均匀的单相奥氏体组织,依次由细小等轴胞状组织区、柱状组织区与热影响区组成,熔凝层厚度约为650 m。激光熔凝层的显微硬度HV0.5 N约为16 GPa,较合金基体提高1倍。在1 mol/L Na2SO4溶液中,激光熔凝层距表面深度100和350μm的阳极极化曲线,均呈现无活化-钝化转变区的自钝化特征,自腐蚀电位Ecorr由原始合金的–658 mV(SCE)分别增至–420和–478mV(SCE),致钝电流密度ipp由2.9μA/cm2分别降至1.3和1.0μA/cm2,等轴胞状组织和柱状组织的激光熔凝层具有相近的抗均匀腐蚀性能。在pH=14的0.1 mol/L NaCl溶液中,激光熔凝层的阳极极化曲线由原始合金的钝化-孔蚀击穿过程转变为钝化-过钝化溶解过程,无孔蚀发生。激光熔凝层在1 mol/L Na2SO4溶液中的电化学阻抗谱(EIS),较原始合金的容抗弧直径及|Z|值增加,相位角平台变宽,利用等效电路Rs-(Rt//CPE)拟合的激光熔凝层的极化电阻Rt由原始合金的13.8 k·cm2增至38.7 k·cm2,计算的有效电容CB则由32.5μF/cm2降至19.7μF/cm2。连续激光熔凝改性的Fe32Mn3Al7Cr反铁磁精密电阻合金的抗蚀性显著提高。