生物可降解挤压态Mg-Sn-Zn-Zr合金组织与腐蚀性能的研究

采用气体保护法制备了高强塑性Mg-Sn-Zn-Zr(TZK)合金,然后在不同温度(300、350、400℃)对其进行挤压变形,并对合金的微观组织、物相组成和体外降解行为进行研究。结果表明:300℃挤压后合金的组织为均匀细小的等轴晶,晶粒尺寸最小,为6.57μm;析氢量和腐蚀速率最低,耐腐蚀性能最好。随挤压温度升高,合金的晶粒长大,组织中出现孪晶,导致其耐腐蚀性能变差。

退火处理对富Zr型Ti-Zr-Nb-Sn合金显微组织及性能的影响

为了研究退火工艺对冷轧后Ti-49Zr-21Nb-1Sn合金显微组织及性能的影响,对其在850℃分别进行了10、20和40 min的退火处理。借助光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、纳米压痕仪、电化学工作站及X射线光电子能谱(XPS)等研究了不同时间退火后合金的显微组织、力学性能及腐蚀性能。结果表明:随着退火时间的增加,合金的晶粒明显长大,相组成没有发生变化,为单一的β相,合金的弹性恢复轻微升高,塑性指数轻微降低。退火处理后合金的弹性模量、H/E_(r)和H~(3)/E_(r)~(2)值分别在88.4~94 GPa、0.0463~0.0479和0.0088~0.0103 GPa之间变化。极化曲线和阻抗图谱的分析结果表明,随着退火时间的增加,合金的自腐蚀电流密度逐渐增大,容抗弧半径减小,退火10 min时,合金的自腐蚀电流密度最小,容抗弧半径最大,表现出良好的耐蚀性。

Al-Sn复合材料的制备及其水反应产氢效率

为提高Al和水的反应活性,采用高能球磨法制备了Al-Sn复合材料,通过SEM、激光粒径分析、XRD等方法表征了Al-Sn复合物的微观结构,研究了Al-Sn复合材料的水反应活性,考察了颗粒粒径、水介质、起始温度、球磨参数变化对Al-Sn复合物水反应活性的影响。实验结果表明,高能球磨法及金属Sn的加入能够大幅提高Al与水反应的活性,制备的Al-Sn复合材料与水反应的氢气产率达83.92%,快速期最大产氢速率为359mL/(min·g)。

接头性能差异对Zr-Sn-Nb合金电子束焊接头残余应力的影响

为了提升Zr-Sn-Nb合金电子束焊残余应力计算精度,对Zr-Sn-Nb合金及焊接接头热物性参数与力学性能进行测量,研究接头性能差异对电子束焊接头残余应力影响规律,建立了电子束焊复合热源模型,采用热弹塑性有限元方法对4.45mm厚Zr-Sn-Nb合金电子束焊应力进行数值模拟,并进行焊缝形貌验证.结果表明,考虑焊缝与母材属性差异时,试板上表面焊缝及热影响区区域的横向残余应力峰值高于二者属性相同时的模拟结果,峰值分别为319 MPa和296 MPa,进一步考虑热影响区属性与母材及焊缝差异对接头残余应力影响不大,峰值纵向应力为318 MPa.

Mg-Sn基合金沉淀强化研究进展

Mg-Sn基合金是应用前景广阔的时效强化型合金,添加合金元素可以细化Mg_(2)Sn沉淀相,并增强其时效强化效果,合金化元素选择及添加量是优化Mg-Sn合金力学性能的关键因素。本文总结了6种有理和9种无理的Mg_(2)Sn与Mg基体的取向关系,具有有理取向的Mg_(2)Sn沉淀位于基面呈板状和棒状,而无理取向的Mg_(2)Sn沉淀为非基面的板状和盘状。结合形貌和取向,进一步综述合金元素对Mg_(2)Sn沉淀相形核和生长的影响规律,其中Al、Zn元素促使非基面Mg_(2)Sn相析出;Ag、Na元素为Mg_(2)Sn相提供更多的形核位点;Ca和Y元素形成高熔点的三元相,时效效果不理想。基于研究现状,展望了Mg-Sn基合金研究趋势和方向。

Sn对Cu-Sn-Ti钎料显微组织与性能的影响

为揭示Sn调控Cu-Sn-Ti钎料显微组织与力学性能的规律,采用真空非自耗熔炼法制备Cu-Sn-Ti钎料,利用扫描电镜、X射线衍射仪、能谱仪、万能材料试验机等,研究了Sn对Cu-Sn-Ti钎料的显微组织、显微硬度、剪切强度及断口形貌的影响.结果表明,钎料显微组织随Sn含量增加而演变的规律为:枝晶状初生α-Cu基体相+共晶组织+晶间组织→初生α-Cu基体相+共晶组织→共晶组织→初生CuSn_(3)Ti_(5)相+粗化共晶组织+α-Cu基体相(富Sn)+Cu_(41)Sn_(11)相+SnTi_(3)相,其中晶间组织为α-Cu相和CuSn_(3)Ti_(5)相的混合组织+少量的(SnTi_(3)+CuTi相+Cu_(3)Ti相).随着Sn含量的增加,钎料显微硬度呈先增大后减小的趋势,钎料剪切强度呈逐渐减小的趋势,断口形貌由准解理断裂向解理断裂+准解理断裂的混合形态转变.增加Sn含量促使钎料形成粗化的CuSn_(3)Ti_(5)相和共晶组织是导致钎料剪切强度下降的主要原因.

Al-Ga-In-Sn-Si合金阳极及海水溶解氧电池的电化学性能

通过Ga、In和Sn低熔点合金元素改性,成功制备了高负电位高活化Al-Ga-In-Sn-Si合金阳极,通过材料表征和电化学测试研究了Al-Ga-In-Sn-Si合金的腐蚀行为和电化学性能,并与碳纤维刷-石墨烯-铂(Pt-G@CFB)催化阴极搭建了海水溶解氧电池,考察了室内静态海水环境和实际海洋环境下电池不同恒电阻的长周期放电性能。结果表明,Al-Ga-In-Sn-Si合金的自腐蚀电位为-1.613 V(vs.Ag/AgCl),自腐蚀电流密度为1.431 mA/cm^(2)。随着负载电阻的增加,电池电压上升,在室内静态和实海动态海水中2000Ω的负载下海水溶解氧电池平均放电电压最高,分别为1.73和1.78 V,在1000Ω的负载下平均能量密度最大,分别为549.85和653.44 Wh/kg。

Cu-Sn、Ni-Cr、Co烧结助剂对Ni_(3)Al基金刚石复合材料性能的影响

采用真空热压法制备了Ni_(3)Al基金刚石复合材料,研究了不同烧结助剂对复合材料力学性能和微观结构的影响,并对Ni_(3)Al基金刚石钻头的钻孔性能进行了测试。结果表明,在添加0~30vol%的Cu-Sn、Ni-Cr、Co烧结助剂后,Ni_(3)Al基金刚石刀头的致密度、抗弯强度、硬度得到提高。Ni3Al基金刚石复合材料的抗弯强度随着Ni-Cr、Co烧结助剂含量的增加而提高。Cu-Sn、Ni-Cr烧结助剂中的Cr元素在金刚石的表面出现了富集现象。将添加Cu-Sn、Ni-Cr烧结助剂的Ni_(3)Al基金刚石复合材料制备成工具进行钻削测试,发现Ni_(3)Al基金刚石复合材料的失效形式可以分为微破碎、磨耗、宏观破碎3种形式,钻削试验中并没有发现整颗金刚石脱落的现象,表明Ni_(3)Al基对金刚石的把持力较大,强度较高。

保温时间对Ni-Sn复合钎焊接头组织性能的影响

针对Ni/Ni-Sn/Ni复合钎焊,提出采用界面金属间化合物(Intermetallic compound,IMC)层厚度及钎缝内部IMC含量(体积分数)分别表征钎焊过程中界面及钎缝内部组织演变进程,研究保温时间对Ni-Sn复合钎焊接头组织性能的影响。结果表明:接头内只生成一种金属间化合物Ni_(3)Sn_(4),主要分布在母材界面和钎缝内所有Ni颗粒周围;界面IMC层厚度及钎缝内部Ni_(3)Sn_(4)含量均随着保温时间的增加不断增加,当保温240 min时,金属间化合物含量高达83.23%,形成了由Ni_(3)Sn_(4)化合物以及残余Ni颗粒组成的耐高温钎焊接头;接头剪切强度随保温时间的增加呈先上升后缓慢下降的趋势,断裂位置由钎缝内部向界面转移,当保温180 min时,接头的剪切强度达到最大值28.47 MPa,此时断裂位置刚好发生在界面IMC层处。

不同凝固条件下Fe-Sn合金的组织形貌及相组成

采用高频感应加热和单辊急冷技术分别制备了纽扣状和薄带状的Fe-Sn合金试样,并利用OM、SEM、EDS、XRD等分析手段,对Fe_(60)Sn_(40)和Fe_(40)Sn_(60)合金在常规凝固和快速凝固条件下的相分离组织及物相组成进行了对比分析。结果表明:常规凝固条件下,纽扣状Fe_(60)Sn_(40)和Fe_(40)Sn_(60)合金的凝固形貌差异显著,但物相组成相同,包含α-Fe、(Sn)、Fe_(3)Sn_(2)、FeSn和FeSn_(2)五个相。Fe_(60)Sn_(40)合金呈界线明显的球-冠包裹式结构,而Fe_(40)Sn_(60)合金形貌按组织特征分为上部枝晶-中部小尺寸粒子-下部大尺寸粒子三个区域,且彼此界线不明显。相反,快速凝固条件下合金条带的组织形貌相近,球形第二相粒子均匀分布于基体内,物相由α-Fe、(Sn)、FeSn和FeSn_(2)组成。常规凝固形貌的差异性归因于不同的第二相液滴运动特性,合金条带中Fe_(3)Sn_(2)相的缺失可能是高冷速抑制了Fe_(3)Sn_(2)相的生成。

轧制方向对Zr-Sn-Nb合金耐腐蚀性能的影响

利用电子背散射衍射、电化学工作站、扫描电镜等方法,对不同轧制方向的Zr-Sn-Nb合金板材进行微观结构分析和电化学腐蚀性能分析。结果表明,交叉轧制有利于晶粒细化。热轧板材的织构取向主要以<1120>//RD和<1010>//RD为主。交叉轧制弱化锆合金板材的择优取向。交叉轧制通过控制微观组织结构调控了锆合金的耐腐蚀性能,有效地提高锆合金板材的耐腐蚀性能,使得腐蚀速率为沿RD轧制的9.27%。

Ni-Sn/MoO_(2)复合电极的制备及析氢性能研究

在焦磷酸盐体系中,通过复合电沉积技术制备了Ni-Sn/MoO_(2)复合镀层,探究了MoO_(2)质量浓度对Ni-Sn/MoO_(2)复合镀层析氢性能和稳定性的影响。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线谱仪(EDS)对复合镀层进行了物理表征。结果表明,MnO_(2)颗粒成功沉积到复合镀层中,并改变了Ni-Sn合金电极的组成和微观形貌。通过线性极化曲线(LSV)、塔菲尔曲线(Tafel)、电化学阻抗谱(EIS)、计时电位法(CP)对复合镀层的析氢性能和稳定性进行了测试,与Ni-Sn合金电极相比,MoO_(2)的加入有效地提高了Ni-Sn/MoO_(2)复合镀层的性能,在10 mA/cm^(2)极化电流密度下,MoO_(2)浓度为0.75 g/L时制备的复合镀层表现出最低的析氢过电位(296.91 mV),具有更高的析氢性能和稳定性。

载体晶面诱导的Pt-Sn合金及其丙烷脱氢研究

针对传统浸渍过程中Sn与氧化铝载体易于形成铝酸锡络合物,在反应过程中Pt-Sn合金结构易偏析的问题,利用Al_(2)O_(3)择优暴露晶面诱导效应构筑稳定的Pt-Sn/Al_(2)O_(3)有序合金催化剂。通过丙烷脱氢性能评价发现,棒状r-Al_(2)O_(3)负载的Pt-Sn催化剂形成了均匀且结构稳定的有序合金结构。在560℃时,丙烷初始转化率达68%,丙烯选择性大于97%,远高于其他氧化铝载体负载的Pt-Sn催化剂。利用SEM、STEM和CO-IR等对系列催化剂结构进行表征,结果表明,Pt-Sn/r-Al_(2)O_(3)中形成了隔离且电子富集的Pt物种,从而促进了C—H的活化及丙烯的脱附。

稀土Ce对Cu-Sn-Ti-Cr合金时效性能的影响

研究采用真空熔炼方法制备了Cu-Sn-Ti-Cr和Cu-Sn-Ti-Cr-Ce两种合金,经过时效处理,对其硬度、导电率和强度进行了测试。结果表明,经过50%的冷轧和450℃时效处理60 min后,Cu-Sn-Ti-Cr-Ce合金表现出最佳的力学性能,硬度达到了290HV,导电率为20.1%IACS。通过EBSD分析,发现Ce元素的引入可以抑制晶粒的生长,细化晶粒的尺寸。相较于Cu-Sn-Ti-Cr合金,稀土元素Ce的加入使析出相尺寸变小且数量增加,改善了合金的性能。

Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)微波介电陶瓷的制备与表征

本研究分别用微量Zn^(2+)与Sn^(4+)取代Mg_(2)+与Ti^(4+),通过固相反应法制备了Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)微波介电陶瓷,并采用阿基米德法、XRD、SEM、EDS及网络分析仪等手段,分析了材料的基本物性和介电特性。基本物性分析结果表明,烧结温度、Zn掺杂量x、Sn掺杂量y等因素对Mg_(2)TiO_(4)的晶体结构无明显影响,烧结致密性随烧结温度的升高呈先增大后减小的趋势,其中在1300℃下烧结所得的(Zn_(0.05)Mg_(0.95))2(Sn_(0.05)Ti_(0.95))O_(4),烧结致密性最佳,达到98%。微波介电特性分析结果表明,Zn-Sn共掺杂Mg_(2)TiO_(4)的介电常数εr与品质因数Q×f值,均随烧结温度的升高而呈先增大后减小的趋势,且其谐振频率温度系数τf具有较好的稳定性,其中在1300℃下烧结所得的(Zn_(0.05)Mg_(0.95))2(Sn_(0.05)Ti_(0.95))O4,εr≈15.55,Q×f≈319690GHz,此时τf≈-52.06×10^(-6)·℃^(-1)。与前人的研究结果比较后可知,本研究制备的(Zn_(0.05)Mg_(0.95))2(Sn_(0.05)Ti_(0.95))O_(4)不仅将烧结温度大幅下降至1300℃,还能将品质因子提升至319690GHz,使其微波介电性能得到有效改善。

血清TRAP1、Cystatin-SN联合检测在肺结节鉴别诊断中的价值

目的研究血清肿瘤坏死因子受体相关蛋白1(TRAP1)、半胱氨酸蛋白酶抑制剂SN(Cystatin-SN)联合检测在良性肺结节与恶性肺结节中的诊断价值。方法选取2021年7月—2023年6月江苏省扬州大学附属医院胸外科诊治的肺结节患者198例作为研究对象,根据病理检查结果分为良性结节组42例,恶性结节组156例。检测良性结节组和恶性结节组血清TRAP1、Cystatin-SN水平;绘制ROC曲线分析血清TRAP1、Cystatin-SN单一及联合检查对恶性肺结节的诊断效能。结果恶性结节组血清TRAP1、Cystatin-SN水平显著高于良性结节组,差异有统计学意义(t/P=32.273/<0.001、30.512/<0.001)。在恶性肺结节组中,有淋巴结转移、组织学低/未分化患者血清TRAP1、Cystatin-SN水平高于无淋巴结转移、组织学高/中分化患者,差异有统计学意义(t/P=11.812/<0.001、5.547/<0.001,16.837/<0.001、8.923/<0.001),而不同性别、临床症状、结节部位、病理类型患者比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。ROC曲线分析结果表明,血清TRAP1、Cystatin-SN单独及二者联合检查诊断恶性肺结节的曲线下面积(AUC)分别为0.831、0.863和0.938,二者联合的AUC显著大于TRAP1、Cystatin-SN单独预测,差异有统计学意义(Z=2.127、2.038,P<0.05)。结论恶性肺结节患者血清中TRAP1、Cystatin-SN水平较高,二者联合检测在肺结节良恶性鉴别诊断中具有良好的应用价值。

Cu-Sn合金的高温修正非线性回归本构模型

采用Gleeble-3800热模拟机进行了Cu-Sn合金在变形温度823~973 K、应变速率0.001~10 s^(-1)、真应变0.3、0.6和0.9下的高温压缩实验。基于实验结果,构建了Cu-Sn合金的修正非线性回归本构模型,并利用平均绝对相对误差eAAER证实模型的准确性。结果表明,随变形温度的升高和应变速率的降低,Cu-Sn合金的流变应力降低;应变速率为0.01~10 s^(-1)时流变应力呈现出峰值特征,峰值应力随着变形温度的降低和应变速率的增大而增大;应变速率为10 s^(-1)的试样在变形后期由于开裂而导致流变应力急剧下降;建立的修正非线性回归本构模型的eAAER为9.98%,表明模型能够准确地预测Cu-Sn合金的流变应力,具备较好的适用性。

修正Zerilli-Armstrong模型预测Cu-Sn合金的高温流变应力

在变形温度为823~973 K,应变速率为0.001~1 s^(-1)及真应变为0.9的条件下,采用Gleeble-3500热模拟实验机对Cu-Sn合金进行了热压缩实验,分析了其热变形行为。基于Cu-Sn合金的热压缩实验结果,利用多元线性回归建立了描述合金热变形特征的修正Zerilli-Armstrong模型。引入了相关系数(R)和平均相对误差(AARE)对模型的精度进行评估。结果表明:Cu-Sn合金的流动应力受变形温度和应变速率的影响显著,流动应力随应变速率的增大和变形温度的降低而增大,流动应力呈现锯齿状抖动是加工硬化与流动软化之间竞争的结果;修正Zerilli-Armstrong模型的预测应力值与实验应力值的R和AARE值分别为0.986和7.12%,表明该模型的精度较高,能够准确地描述Cu-Sn合金的高温流动行为。

医用可降解Zn-Sn-Cu合金的力学及腐蚀性能研究

可生物降解锌及其合金具有良好的生物相容性和降解速率,在生物医用材料领域具有广阔的应用前景。但纯锌的力学性能不足,如强度低、可塑性差,限制了其临床应用。在此,采用重力铸造制备了新的三元Zn-3Sn-x Cu(x=0,1,2,3wt%)合金,旨在通过与铜(Cu)的微合金化来获得良好的耐腐蚀性和生物相容性,并提高力学性能。通过金相分析、拉伸试验、显微硬度测试以及电化学和浸泡试验,分析其微观结构、力学性能及耐蚀性能。结果表明,Cu的加入,使得合金具有更高的强度和硬度;体外降解试验表明:Zn-3Sn-x Cu(x=0,1,2,3wt%)合金的降解速率较Zn-3Sn合金有较幅的提升,满足可降解医用材料的标准,有望成为一种新型可降解医用材料。

Cu-Sn-Ti合金的微观结构和磨削性能研究

通过在铜锡合金中加入TiH_(2)制备出Cu-Sn-Ti合金,研究了TiH_(2)的添加量对青铜合金组织形貌、磨削性能的影响,并讨论了TiH_(2)的作用机理。结果表明:在青铜合金中添加TiH_(2)能够有效降低合金的烧结温度,当TiH_(2)的添加量>9 vol%时,可以明显检测到TiH_(2)的衍射峰;在相同条件下,随着TiH_(2)添加量的增加,合金组织的晶粒先增大后减小,最后趋于稳定,合金的硬度先减小后增大,最后又减小。当TiH_(2)的添加量为12 vol%时,TiH_(2)对合金晶粒的细化和组织均匀分布的促进作用达到最佳,合金的硬度达到最大,为75.2(HR 15 N),合金的耐磨性最好。当TiH_(2)含量低于12 vol%时,一定含量的TiH_(2)在青铜钛合金烧结的过程中可以通过抑制晶界偏析细化晶粒,促进合金组织均匀分布,有利于改善合金的磨削性能。