灭菌温度对超细晶Zn-0.3Mn合金力学和腐蚀性能的影响

通过大塑性变形(铸造-热挤压-多道次旋锻)制备了面向医用骨科植入应用领域的可降解超细晶(UFG)Zn-0.3Mn合金(Original),进而研究了其在低温灭菌(t 55)、蒸汽灭菌(t 120)和干热灭菌(t 180)温度状态下微观组织、力学性能、腐蚀性能的变化。研究发现:随着灭菌温度的提高,合金再结晶程度逐步加剧,主相晶粒尺寸和MnZn 13相颗粒尺寸均有所增加;力学性能方面,合金的纳米硬度和弹性模量会随着灭菌温度升高而逐渐提高;腐蚀性能方面,归因于晶界密度和MnZn 13相比例降低,减少了腐蚀起始点,合金腐蚀速率逐步下降。因而,灭菌温度会对可降解超细晶Zn-0.3Mn合金微观组织、力学性能和腐蚀性能产生足够大的影响,对于锌基植入器械的灭菌方法要尽量避免升温过程。

Al5TiB对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金显微组织的影响

研究了Al5TiB对Mg 8Zn 4Al 0.3Mn铸造镁合金显微组织的影响。结果表明,Mg 8Zn 4Al 0.3Mn铸造镁合金的显微组织主要由Mg相、(Al2Mg5Zn2)相、τ(Mg32(Al,Zn)49)相组成。加入0.5%的Al5TiB可显著细化合金的铸态组织,晶粒大小由120～130μm减少到30～40μm。随着Al5TiB加入量的增加,合金的共晶α(Mg)相数量和合金的显微硬度均呈增加趋势。

Al5TiB对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金阻尼性能的影响

研究了变质剂Al5TiB对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金阻尼性能的影响。结果表明:Al5TiB的加入显著细化了Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金晶粒,增大了界面面积,提高了合金的界面阻尼。但是,Al5TiB的加入又促进了Al、Zn原子向基体中的扩散,降低了合金的位错阻尼。加入变质剂Al5TiB后Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金的阻尼机制主要是界面阻尼和位错阻尼。二者迭加的结果决定了ZA84镁合金的宏观阻尼行为。

RE对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn镁合金阻尼性能的影响

研究了RE对Mg 8Zn 4Al 0 3Mn镁合金阻尼性能的影响。研究表明 ,加入RE后降低了合金低温下的阻尼性能 ,但明显提高了其在高温下 (≥ 1 2 0℃ )的阻尼性能。高温下 ,加入 1 0 %RE的合金表现出了最高的阻尼性能。由于高温下合金中相界面的软化及粘性滑动 ,四种合金在高温下均存在一个温度内耗峰 ,只是出现的温度不同。RE的加入推迟了温度内耗峰出现的温度。分析认为 ,加入RE后合金的阻尼机制主要是位错机制和界面机制。可动位错密度越高 ,晶粒越细 ,晶界和相界越多 ,阻尼性能越好。

Mg-6Zn-1Cu-0.3Mn镁合金的半固态组织演变

采用半固态等温热处理法,研究了重熔温度和等温时间对Mg-6Zn-1Cu-0.3Mn镁合金半固态组织演变的影响。结果表明:在不同温度保温30min或在585℃保温不同时间的球化演变过程中,Mg-6Zn-1Cu-0.3Mn合金中球状组织的平均尺寸、形状因子均先减小后增大,且固相率明显下降;晶界和亚晶界共同提供了溶质原子的扩散通道和液相相互渗透的路径,晶粒内部的溶质原子Zn、Cu和Mn富集区和枝晶壁搭接处形成了高溶质浓度的小"液池";当保温温度超过585℃或时间超过30 min时,颗粒易于粗化,其粗化符合Ostwald熟化机制。适合Mg-6Zn-1Cu-0.3Mn合金的半固态等温处理工艺为585℃×30 min,其颗粒平均尺寸、形状因子和固相率分别为29.91μm、1.09和47.55%。

Al5TiB、RE对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金显微组织和时效过程的影响

研究Al5TiB、RE对Mg 8Zn 4Al 0 .3Mn铸造镁合金显微组织、时效过程的影响。结果表明 :加入Al5TiB的Mg 8Zn 4Al 0 .3Mn合金的显微组织主要由Mg相、 (Al2 Mg5Zn2 )相、τ(Mg3 2 (Al,Zn) 4 9)相组成。晶粒大小可由 12 0～ 13 0 μm减少到 3 0～ 40 μm。加入RE的Mg 8Zn 4Al 0 .3Mn xRE合金的显微组织主要由Mg相、 (Al2 Mg5Zn2 )相、τ(Mg3 2 (Al,Zn) 4 9)相和Mg3Al4Zn2RE相组成。晶粒大小由 12 0～ 13 0 μm减少到 40～ 5 0 μm。合金的显微硬度值随RE加入量的增加而增加。随着Ti元素在合金中含量的增加 ,合金的析出相形成激活能呈先增大后减小的变化规律 ,而含RE元素合金的析出相形成激活能则随RE元素加入量的增大而增大。

Sb对Mg-8Zn-4Al-0.3Mn合金显微组织的影响

试验研究了Sb对Mg-8Zn-4Al-0·3Mn铸造镁合金显微组织的影响。结果表明,含Sb铸造镁合金Mg-8Zn-4Al-0·3Mn-xSb的显微组织由基体α(Mg)、共晶[α(Mg)+τ]、三元相τ(Mg32(Al,Zn)49、二元相MgZn2和Mg3Sb2组成;随着Sb含量的增加,合金晶界上三元相的形态逐渐由半连续网状变为分散均匀的颗粒状;w(Sb)=0.3%为最佳加入量,此时的合金铸态组织被明显细化,晶粒大小由120μm^130μm减小到50μm^60μm。同时,合金的显微硬度值也随Sb含量的增加而增加。

Sr对Mg-10Zn-4Al-0.3Mn合金显微组织和力学性能的影响

以Mg-10Zn-4Al-0.3Mn为基体合金,分别加入不同含量的Sr元素,制备了3种合金。试验观察可知,Mg-10Zn-4Al-0.3Mn基体合金的铸态组织由α-Mg基体与沿晶界分布的准晶相Q组成。加入Sr后,亚稳态准晶相Q转变为平衡相τ相Mg32(Al,Zn)49与共晶相ε相(Mg51Zn20)。随着Sr添加量的增加,合金的抗拉强度、屈服强度以及断后伸长率均呈先上升后下降的趋势,有效提高了合金的拉伸性能。当Sr含量为0.3%时,三者均达到最佳值,抗拉强度、屈服强度以及断后伸长率分别达到195 MPa、147 MPa和7.4%,同时平均晶粒尺寸也减小到最小值37μm。

Mg-6Zn-(Al,Ca)镁合金显微组织及力学性能

利用WD-10A电子拉伸试验机和RD2-3型蠕变试验机对Mg-6Zn-(Al,Ca)系列镁合金的力学拉伸强度及高温蠕变性能进行测试,研究其显微组织对高温性能的影响,并利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射分析等方法进行分析表征.研究结果表明,Mg-6Zn-2Al-0.3Mn(ZA62)具有较好的综合力学性能,其铸态显微组织主要由α-Mg基体和致密片状Mg51Zn20共晶相组成.少量Ca加入ZA62合金后,抑制了Mg51Zn20相的析出,并代之形成了含Ca的MgZn相和τ相.随Ca加入量增加,晶间相的数量增加,合金组织中出现另一热稳定四元Mg-Zn-Al-Ca化合物相.当w(Ca)>0.5%时,合金晶粒显著细化.随Ca含量增加,合金常温拉伸强度和塑性呈下降趋势,基体显微硬度减小.加入Ca提高了合金高温拉伸强度,改善了合金蠕变性能.在175℃/70 MPa条件下,合金蠕变性能受合金晶粒尺寸影响,随晶粒尺寸的减小,蠕变变形量增加.

等通道挤压制备医用超细晶Mg-3Sn-0.5Mn合金及其力学性能

采用等通道转角挤压(equal channel angular pressing,ECAP)方法成功挤压了Mg-3Sn-0.5Mn合金,采用OM和TEM观察了ECAP过程中合金微观组织和晶粒尺寸的变化,测试了ECAP后Mg-3Sn-0.5Mn合金的力学性能与腐蚀性能,通过XRD观察了ECAP变形后的织构取向变化。结果显示,ECAP后得到了超细晶Mg-3Sn-0.5Mn合金组织,在320℃下经过4道次挤压后平均晶粒尺寸细化到了1.65 mm,局部晶粒细化到了0.80 mm,晶粒细化是剧烈塑性变形与再结晶共同作用的结果。4道次变形后,延伸率从22.2%上升到58.6%,抗拉强度从242.8 MPa下降到195.6 MPa,延伸率提高了约3倍,强度略有下降。ECAP后的Mg-3Sn-0.5Mn合金织构择优取向发生了显著改变,这种变化有利于滑移系的开动,提高了材料的塑性,但对强度有一定的不利影响。ECAP后的Mg-3Sn-0.5Mn合金力学性能受到改变的织构择优取向和细晶强化的共同影响。

电器产品用新型阻尼合金的研究

在AZ31镁合金中复合添加了合金元素Sr、In和Pr,制备了电器产品用新型阻尼合金Mg-3Al-1Zn-1Sr-0.2In-0.2Pr-0.3Mn,并进行了显微组织、物相组成、阻尼性能和耐腐蚀性的测试。结果表明:该新型阻尼合金由α-Mg相、Mg17Al12相和Mg17Sr2相组成;该新型合金的阻尼性能和耐腐蚀性能均较现有AZ31得到明显提高;在0.8 Hz相同频率下,25、150、300℃阻尼性能分别增加178.7%、139.5%、150.2%;腐蚀电位正移116m V。