Mg-8Gd-(0,3)Sm-0.5Zr合金的动态再结晶生长动力学

利用铸造法制备了Mg-8Gd-(0,3)Sm-0.5Zr合金,并进行了525℃均匀化处理8 h,随后在温度为350~500℃及应变速率为0.002~1 s^(-1)的条件下进行热压缩试验,绘制并分析合金热压缩后的真应力-真应变曲线,构建其动态再结晶生长动力学双参数模型,并分析了合金生长动力学曲线特点及显微组织特征。结果表明:两种合金在热压缩时均发生了动态再结晶,通过双参数模型绘制动态再结晶动力学曲线,发现在高温低应变速率热压缩时,在真应变约0.2时,合金的动态再结晶的体积分数迅速增加至90%以上。对比分析Sm元素添加后的动态再结晶动力学曲线,发现Sm元素促进动态再结晶的进行,尤其在高温低应变速率热压缩时,在变形初期Sm的促进作用更明显。

2型糖尿病Gd-EOB-DTPA增强MRI肝肾影像改变

目的:探讨2型糖尿病(T2D)患者钆塞酸二钠(Gd-EOB-DTPA)增强MRI肝胆期的肝肾影像改变。方法:搜集82例接受Gd-EOB-DTPA增强MRI腹部检查的患者(肝肾功能正常),其中T2D患者34例(观察组),非T2D患者48例(对照组)。两位医师分别计算肝胆期肝脏相对信号强度(RL)、肾皮质和髓质相对信号强度(Rrc、Rrm)、肾皮髓质信号强度的相对差异(Rc-m)。采用独立样本t检验或Mann-Whitney U检验比较观察组与对照组的相关参数差异。选择组间差异有统计学意义的变量,使用受试者工作特征(ROC)曲线分析其鉴别T2D的效能;采用组内相关系数(ICC)评估其可重复性。结果:观察组的RL、Rc-m均较对照组降低,差异有统计学意义(P<0.05),两组的Rrc、Rrm差异均无统计学意义(P>0.05)。RL和Rc-m鉴别T2D的ROC曲线下面积分别为0.78和0.72,诊断敏感度分别为77.10%和64.60%,特异度分别为70.60%和79.40%。RL和Rc-m的观察者间一致性均较好,RL和Rc-m的ICC分别为0.91和0.89。结论:T2D患者Gd-EOB-DTPA增强MRI肝胆期肝肾RL和Rc-m降低。RL和Rc-m在一定条件下可能有助于鉴别T2D,其测量可重复性较好。

Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金碎屑固相再生工艺研究

通过热压烧结以及挤剪复合成形工艺对Mg-7Gd-4Y-2Zn-0.4Zr合金碎屑进行固相再生。在碎屑中添加体积分数5%、7%和9%的SiC颗粒,研究了SiC颗粒含量对固相再生坯料微观组织和力学性能的影响。结果表明,热压烧结后坯料中的界面明显,O元素在烧结界面富集。此外,微观组织中存在大块SiC颗粒,不同试样的塑性均较差。相比于其它试样,SiC体积分数7%的热烧结试样的综合性能最优,其抗拉强度为232 MPa,伸长率为1.76%。挤剪复合成形后,微观组织中的烧结界面消失,平均晶粒尺寸细化至10μm。此外,原本团聚分布的SiC颗粒均匀、弥散地分布在合金内部。SiC体积分数5%的固相再生坯料具有较优的综合力学性能,其抗拉强度为269 MPa,伸长率为12.2%,相比于固溶态合金分别提升了24.5%和62.7%。

砂型铸造Mg-9Gd-3Y-0.5Zr合金的线收缩

研究铸件几何特征对砂型铸造Mg-9Gd-3Y-0.5Zr(VW93)合金线收缩的影响。利用3D扫描仪精确提取自由收缩和受阻收缩砂铸件的尺寸,并用于计算收缩系数。引入砂芯体积与铸件包络体积之比(γ)量化砂芯对铸件收缩的约束程度。通过分析自由收缩系数的统计分布和受阻收缩系数随γ的变化规律发现,VW93合金的自由收缩系数为1.96%,受阻收缩系数随γ的增大而线性减小,此关系为根据铸件几何结构预测VW93合金收缩率提供支持。

Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金连续降温压缩扭转组织演变

采用Gleeble-3500热力拟试验机对Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金棒材进行了热压缩扭转实验,变形过程中采用连续降温,温度范围为420~480℃,降温速率为10℃·s^(-1)。分析了变形后试样微观组织的演化规律。结果表明,形成了梯度组织;随棒状试样半径的增加,晶粒尺寸、LPSO相尺寸及ED//<0001>织构强度均减小。晶内LPSO相发生了机械破碎和扭折;块状LPSO相发生溶解,形成条纹状结构,部分条纹状结构在外力条件下发生扭折。变形过程中主要发生了连续动态再结晶及LPSO相激发的再结晶。连续降温有利于再结晶形核,产生大量细小的动态再结晶晶粒,抑制了再结晶晶粒长大和ED//<0001>织构强度增加。

铸态Mg-9Gd-1.5Zn-xAl合金的显微组织和力学性能

采用铸造法制备了Mg-9Gd-1.5Zn-xAl(x=0、0.3、0.8和1.3 mass%)合金,通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜等研究了不同Al含量对Mg-9Gd-1.5Zn合金物相和显微组织的影响,并采用电子拉伸试验机测试了室温下4种合金的力学性能。结果表明:铸态Mg-9Gd-1.5Zn合金的组织由α-Mg基体和沿晶界分布的Mg_(5)Gd和(Mg,Zn)_(3)Gd相组成,加入Al元素后,合金组织中Mg_(5)Gd相逐渐减少,并产生了新相Al_(2)Gd、Al_(11)Gd_(3)和LPSO(Mg_(12)Gd(Al,Zn))。Al元素促进了有效异质形颗粒(Al_(2)Gd)的产生,抑制了晶粒长大,合金的组织明显细化,起到了细晶强化的效果。当Al添加量为0.8%时,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为192.2 MPa、154.8 MPa和16.6%,与不含Al的Mg-9Gd-1.5Zn合金相比,分别提升了47.1%、64.8%和121.3%。

Mg-Gd-Y-Zr-Er-Ag合金模锻件各向异性拉伸变形行为

通过等温模锻制备了大规格的Mg-Gd-Y-Zr-Er-Ag合金锥形壳体,分别沿壳体法向(ND)、周向(CD)和轴向(AD)对其进行室温拉伸实验,并对其变形行为进行深入分析。结果表明:柱面滑移起主导作用的AD和CD样品的屈服强度、抗拉强度比基面滑移与{1012}孪生主导变形的ND样品更高。〈0001〉轴靠近拉伸轴(TA)的晶粒易于启动{1012}孪生,随着〈0001〉轴逐渐偏离TA,基面滑移和柱面滑移依次启动。基面滑移与{1012}孪生的启动将引起晶粒〈0001〉轴的变化,而柱面滑移主要影响〈1120〉轴的取向。在不同变形机制的综合作用下,拉伸样品的{0001}极进一步偏离TA。

热轧变形量对Mg-11.8Gd-2.3Y-0.5Zr-0.5Ag-0.4Er合金显微组织及力学性能的影响

以Mg-11.8Gd-2.3Y-0.5Zr-0.5Ag-0.4Er(质量分数,%)合金为实验材料,研究了热轧变形量对组织演变和性能的影响。结果表明:当热轧变形量从20%增至40%时,非基面滑移系施密特因子增加,孪晶减少;继续增大热轧变形量,非基面滑移系的平均施密特因子(Fs)随之降低,孪晶也随之增多。合适的热轧变形量促进非基面滑移并抑制基面滑移与孪生。因此,当热轧变形量为40%时,非基面滑移活跃,位错密度增加,孪晶减少,位错强化和织构强化达到峰值,合金的屈服强度分别为290 MPa和8.5%。当热轧变形量增至60%时,非基面滑移活跃,位错密度下降,孪晶增多,合金的屈服强度降至230 MPa,伸长率达到12.9%。这说明控制热轧变形量可调控非基面滑移和孪生,有助于提升高Gd含量稀土镁合金的综合力学性能。

第二相体积分数对Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金力学性能的影响

采用万能拉伸试验机、SEM、EDS及XRD对固溶处理后的Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金力学性能、第二相形态、化学成分进行了分析,并利用Image-Pro-Plus软件对第二相体积分数进行了统计。结果表明:固溶处理后,合金中仍有大量不同形态、成分的第二相,主要是灰色块状LPSO相、灰色棒状LPSO相和白色点状富稀土相。随着固溶时间的增加,Mg-13Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金的抗拉强度与伸长率表现出先降低后升高的变化规律。在510℃固溶16 h,合金的抗拉强度与伸长率达到最小值,分别为196.77 MPa、3.8%。510℃固溶10~16 h,LPSO相体积分数不变,富稀土相体积分数增加,富稀土相质地较脆,受力时容易破碎,成为裂纹萌发和扩展的源头,使合金抗拉强度、伸长率均降低。510℃固溶16~19 h,富稀土相体积分数减少,合金的力学性能增加。

Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金材料喷丸强化工艺及摩擦磨损性能研究

目的提高Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金的耐磨性能。方法通过喷丸强化工艺对Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金表面进行处理,在合金表面制备出纳米强化层,随后进行干滑动摩擦磨损试验,探究其喷丸强化后耐磨性能的改变。利用OM、SEM研究合金表层至内部晶粒尺寸及组织特征的变化。利用电子天平秤测量摩擦磨损试验前后质量的损失量。利用维氏显微硬度计测量合金强化层深度方向的硬度分布。利用SEM研究了合金摩擦磨损后的形貌特征,探究其磨损机制。结果对Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.5Zr合金进行表面喷丸处理后,表面分别出现了200~370μm厚的晶粒细化层,其中喷丸气压为0.4 MPa、时间为40 s的试样的细晶强化层厚约为250μm,硬度约为155HV,较原始试样提高了50%左右。结论经喷丸强化后,镁合金表面发生塑性变形,获得纳米晶。晶粒尺寸从表层到内部逐渐变大,呈现梯度变化,喷丸处理后试样磨损质量普遍降低,耐磨性能得到提高,其中气压为0.4MPa、喷丸时间为40s的试样的耐磨性最好。铸态试样的摩擦磨损中,磨粒磨损和黏着磨损发挥主要作用,喷丸强化工艺后,磨损机制发生改变,喷丸时间为60 s时,氧化磨损起主导作用。另外,随着喷丸气压的增大,疲劳磨损由辅助作用逐渐变为主导作用。

变形条件对Mg-Gd-Y-Nd-Zr合金动态力学行为的影响

采用金相观察、扫描电子显微镜、能谱分析、显微硬度计及分离式霍普金森压杆等手段,研究了峰值时效挤压态Mg-8Gd-3Y-0.5Nd-0.5Zr合金在变形温度及应变速率下的动态冲击力学变形行为。结果表明:合金在220℃/14 h到达峰值时效,其硬度约为143.2 HV,提升了55%左右。在不同的变形温度下均表现出优异的抗冲击性能,在室温及应变速率为3000 s^(-1)条件下合金抗压强度可高达682 MPa;在100℃及应变速率为1500 s^(-1)条件下抗压强度为635 MPa;在400℃及应变速率为3000 s^(-1)条件下抗压强度为583 MPa。合金在不同温度下优异的抗冲击性能主要得益于时效强化相、稳定存在的块状富稀土粒子以及冲击过程中在晶界形成的动态析出相协同强化机制。随着应变速率和变形温度的增大,合金热软化效应增强,合金力学性能有所降低。

Mg-Gd-Y合金及其构件的组织与性能研究

目的针对VW103(Mg-10Gd-3Y)和VW63(Mg-6Gd-3Y)2种铸造镁合金,从材料微观结构入手,探讨分析2种合金力学性能差异性,获取了2种镁合金在工程应用中的铸造性能及其力学特性。方法采用热分析法和改进的裂纹环试样等方法,开展2种合金的凝固温度范围和铸造裂纹倾向研究。测量和分析其凝固温度范围、液态流动性、热态和冷态下的材料抗裂性能,获得Mg-Gd-Y稀土铸造镁合金的铸造特性;基于构件本体不同区域取样,获得Mg-Gd-Y合金在室温和150℃下的力学性能,并对整体铸件结构的承载能力和稳定性进行评估。结果在铸造性能方面,热态下脱模,VW103和VW632种合金均未出现开裂现象;冷态下脱模,VW103合金试样出现开裂。在力学性能方面,与VW103合金相比,VW63合金具有更好的综合力学性能,VW63合金铸件本体试样在高温(150℃)条件下拉伸性能均值为320 MPa,表现出优异的力学性能。结论VW63合金具有更好的力学性能和铸造性能,采用VW63合金、树脂砂反重力方法制备的整体铸件满足了结构承载能力需求,并且在测试过程中铸件位移(变形)与载荷和加载时间呈现出良好的线性关系,证实了VW63铸件的安全性与可靠性,可为VW63合金的后续应用提供参考。

Mg-Gd-Y-Zn-Zr系高强稀土镁合金研究现状及发展趋势

由于镁合金室温下塑性差,高温下强度较低,限制了它在诸多领域的应用发展。近年来国内外学者陆续开发出了含长周期堆垛有序结构相的Mg-Gd-Y-Zn-Zr系高强稀土镁合金,并对该合金系制备加工时组织性能的变化及机理进行深入研究。文章综述了近年来Mg-Gd-Y-Zn-Zr系高强稀土镁合金的研究现状及进展,分析了合金成分、常规塑性加工技术及热处理等对合金组织性能的影响,并展望该合金的研究方向。

挤压态Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金摩擦磨损行为研究

镁合金是目前工程应用中最轻的结构金属,广泛应用于航空航天与国防军工等制造领域,铸造镁合金由于性能劣势难以应用于重要结构件,塑性变形可以显著细化镁合金晶粒,提高合金综合力学性能。研究发现通过变形调控合金第二相体积分数/尺寸/分布规律、再结晶比例以及晶粒尺寸,可以在提高合金拉伸性能的同时提升合金的耐磨性,这为拓宽镁合金的应用提供了新途径。实验研究了Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr合金经过正挤压-双向转角挤压后的不同位置组织演变特征,并分析了变形合金在不同载荷(10、20、30 N)下的摩擦磨损行为,结果表明:随着载荷增大,变形合金的平均摩擦系数降低;施加载荷相同时,合金的平均摩擦系数值与再结晶程度成正比,磨损量随再结晶比率增大而减少;在摩擦磨损实验中,所有样品均发生氧化磨损和磨料磨损,低载荷下发生轻微的划痕和磨损痕迹,随着载荷增加,出现明显的表面剥落和脱落现象;实验中由于载荷和摩擦力的作用,长周期堆垛有序相(LPSO)颗粒与镁基体间发生相对滑动或剪切,这种相互作用导致LPSO相颗粒剥离和表面颗粒脱落。

Mg-Gd-Nd-Zr镁合金热变形过程中的动态再结晶研究

通过Gleeble-3800热模拟试验机对Mg-Gd-Nd-Zr镁合金进行了热压缩试验,热压缩温度为350~500℃,应变速率为0.003~1 s^(-1),应变为0.7。通过光学显微镜和透射电镜,并基于加工硬化率,研究了合金热变形过程中的动态再结晶行为。研究结果表明,合金热变形过程中呈现出典型的动态再结晶特征,并表现出明显的温度和应变速率敏感性。热压缩温度的升高和应变速率的降低,有利于动态再结晶。再结晶包含晶界弓弯形核,连续动态再结晶和第二相诱发形核三种机制。随着变形速率的增大以及温度的降低,合金的动态再结晶临界应变增大,且临界应变模型为ε_(c)=3.061×10^(-6)×Z^(0.2482)。

Gd-EOB-DTPA增强磁共振成像对乙型肝炎肝纤维化程度的评估

目的探讨钆塞酸二钠(Gd-EOB-DTPA)增强MRI评估乙型肝炎肝纤维化程度的价值。方法回顾性选取2019年2月—2022年1月于资阳市雁江区人民医院行Gd-EOB-DTPA增强MRI检查的慢性乙型肝炎患者102例,按穿刺病理结果评价慢性乙型肝炎患者的肝纤维化程度。测量T1WI及增强扫描肝胆期图像肝右前叶、右后叶、左叶、尾状叶及右侧竖脊肌的平均信号值,计算肝实质在肝胆期的相对强化程度。分析肝实质相对强化程度(RE)在不同肝纤维化程度中的差异。结果共纳入102例慢性乙型肝炎患者,男55例,女47例,平均年龄35岁。根据乙型肝炎肝纤维化程度,S0期21例,S1期18例,S2期29例,S3期20例,S4期14例。乙型肝炎患者S0、S1、S2、S3及S4期肝纤维化肝胆期RE分别为(86.2±9.7)%、(74.1±12.6)%、(70.9±10.7)%、(62.5±13.4)%及(45.6±15.1)%,差异具有统计学意义(P<0.05)。肝胆期RE评估乙型肝炎肝纤维化程度的ROC曲线的结果显示AUC为86%,最佳截断值为55.4%,敏感性为67.8%,特异性为91.1%。在明显肝纤维化患者中,肝胆期RE为(52.7±6.1)%,低于不明显肝纤维化患者的RE(78.2±5.3)%,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论乙型肝炎肝纤维化程度越严重,Gd-EOB-DTPA增强MRI上肝实质在肝胆期的相对强化程度越低。因此,Gd-EOB-DTPA增强MRI有助于评估慢性乙型肝炎患者的肝纤维化程度。

均匀化处理对铸态Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.35Zr合金组织和力学性能的影响

均匀化热处理能够消除合金铸造缺陷,改善成分偏析提升变形能力。利用光学显微镜(OM)、差分扫描量热计(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和万能拉伸实验机等手段,研究了不同均匀化时间(2、5、10、15、20 h)和温度(480、500、520℃)对Mg-9Gd-3.5Y-2Zn-0.35Zr合金微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,铸态Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金主要包括沿晶界呈网状分布的块状Mg5(Gd,Y,Zn)相及片层状长周期堆垛有序结构相(LPSO),粗大的第二相容易引起局部应力集中而引发裂纹萌生,造成了铸态合金较低的力学性能;经均匀化处理后,大量第二相溶入基体,合金的力学性能得到了显著提升,断裂机制也由铸态的脆性断裂转变为塑性断裂,表明材料塑性得到显著提升;合金的最佳均匀化处理工艺为520℃/15 h,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别由铸态的166.2 MPa、130.2 MPa和3.3%提高到213.5 MPa、154.5 MPa和7.6%。

优化Gd-EOB-DTPA增强MRI不同延迟时间对肝细胞肝癌的诊断价值

目的:确定不同肝功能状态下,肝细胞癌病灶检出的最佳肝胆期延迟时间。方法:回顾性分析桂林医学院附属医院2015年1月—2022年4月收治的64例肝癌患者的钆塞酸二钠(Gd-EOB-DTPA)增强影像资料及临床资料,根据临床资料及Child-Pugh评分将患者分为肝硬化Child-Pugh A(LCA)组,肝硬化Child-Pugh B(LCB)组与肝硬化Child-Pugh C(LCC)组。通过选择感兴趣区采集平扫,动脉期,门脉期,平衡期,延迟5、10、15、20 min的肝脏及病灶的信号强度,将肝实质与病灶的信号比定义为LLR。采用两因素重复测量方差分析处理数据。结果:延迟10、15、20 min时,Child-Pugh级别对LLR值的影响有统计学意义,此时LCA组的LLR值高于LCB组与LCC组,差异有统计学意义(P<0.05)。成对比较各时间点的LLR值显示,在LCA组中动脉期与延迟5、10 min的LLR差异无统计学意义(P>0.05),在LCB组中动脉期与延迟 5、10、15、20 min的LLR差异无统计学意义(P>0.05),在LCC组中动脉期与延迟15、20 min的LLR差异无统计学意义(P>0.05)。在3个不同肝功能组中延迟15 min与延迟20 min LLR的差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:Gd-EOB-DTPA增强扫描在动脉期已能有效检出肝癌病灶。对于肝功能良好的患者,延迟扫描时间可缩短至15 min;而肝功能较差的患者,在肝胆期20 min的扫描中并未显示出比动脉期更佳的成像效果。

高强易溶时效态Mg-10Gd-4Y-1Zn-0.2Zr-1Cu组织与性能

为满足井下压裂工具对高强易溶镁合金材料应用需求,在高强Mg-10Gd-4Y-1Zn-0.2Zr合金基础上,添加1%Cu(质量分数,下同),通过纯净化冶炼、挤压变形和热处理等工艺制备出Mg-10Gd-4Y-1Zn-0.2Zr-1Cu(质量分数,下同)合金。并对时效态Mg-10Gd-4Y-1Zn-0.2Zr-1Cu的密度、显微组织、室温/高温拉伸性能、室温压缩性能及腐蚀性能进行研究。结果表明:时效态Mg-10Gd-4Y-1Zn-0.2Zr-1Cu的密度为1.99 g/cm^(3);显微组织为等轴晶,存在大、小晶粒区域,晶粒度评级分别为10、12级;少量Gd、Y固溶于合金基体中,部分Gd、Y以第二相形式存在,Cu主要存在于第二相中;室温抗拉强度为453 MPa,屈服强度为357 MPa,断后伸长率为4.2%;120℃抗拉强度为438 MPa,屈服强度为351 MPa、断后伸长率为6.7%;室温抗压强度为577 MPa;在80℃的质量分数为5%的NaCl溶液中,φ10 mm×10 mm的试样17 h降解完毕,φ50mm压裂球样件84 h降解完毕。研究结果为400 MPa级高强易溶压裂工具研发奠定基础。

热处理方式对Mg-Gd-Y-Zr合金组织和力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射及拉伸试验机等研究固溶处理和时效处理对铸态和轧制态Mg-10.6Gd-1.69Y-0.42Zr(质量分数,%)合金显微组织及力学性能的影响。结果表明:经峰时效处理后合金强度均显著提高,但伸长率有所降低;与200℃峰时效态合金相比,220℃峰时效态合金的屈服强度相差不大,但伸长率明显提高。合金在峰时效阶段的主要强化相为柱面β’相,该相能够有效阻碍位错的基面滑移,提高合金强度。轧制后直接时效的合金能够保留轧制产生的位错,而位错能够促进析出相形核,此时,合金具有最高的析出强化效果,屈服强度和抗拉强度分别为380.0 MPa和416.0 MPa。