Mg−Ca合金表面的原位层状双氢氧化物:Ca在镁合金中的作用

采用原位生长法在铸态Mg−xCa(x=0.5,0.8,2.0,质量分数,%)合金上制备Mg−Al双层氢氧化物(LDHs)。与镁基体相比,该合金具有良好的耐蚀性能。研究第二相(Mg_(2)Ca)对LDHs的影响机理。随着Ca含量的增加,Mg_(2)Ca的数量增加,导致Mg−xCa合金的晶粒尺寸减小,腐蚀速率降低。第二相数量的增加和晶粒细化促进LDHs的生长,从而降低Mg−xCa合金的腐蚀速率。同时,较高的Mg_(2)Ca数量使LDHs变得蓬松。由于第二相(Mg_(2)Ca)对LDHs的双重影响,LDHs/Mg−0.8Ca的腐蚀速率最低。

吻合钉用可降解四元Mg−1Zn−0.2Ca−xAg合金丝材的显微组织、力学性能和腐蚀行为

研究吻合钉用Mg−1Zn−0.2Ca−xAg(x=1,2,4,%,质量分数)可降解镁合金丝材的显微组织、力学性能和腐蚀行为。通过SEM、EDS、XRD和TEM分析,发现合金主要由Mg基体和Ag17Mg54相组成。拉伸和打结试验结果表明,该合金丝材具有优良的力学性能。特别是Mg−1Zn−0.2Ca−4Ag合金的力学性能最好,其极限抗拉强度为334 MPa,伸长率为8.6%。此外,根据质量损失实验和SKPFM结果,随着Ag含量的增加,Mg基体与Ag17Mg54相之间形成微电偶,镁合金丝材的腐蚀速率显著增加。该镁合金能在28 d内在体内完全降解,各项性能均能满足吻合钉的要求。

常规热挤压制备高强韧细晶Mg−1Mn−0.5Al−0.5Ca−0.5Zn合金

采用常规热挤压方法制备Mg−1Mn−0.5Al−0.5Ca−0.5Zn合金,挤压温度为673 K,挤压比为25:1,并进行473 K时效处理。采用扫描电镜、电子背散射衍射和透射电镜表征合金的显微组织,测试试样的温室拉伸性能。结果表明,经473 K、1 h峰值时效后,试样出现细小等轴晶,平均晶粒尺寸为1.7μm,Al−Ca颗粒面积分数明显增多。热挤压后仍能观察到áañ位错和ác+añ位错。峰值时效态样品表现出高强度和良好塑性,其抗拉强度为320 MPa,屈服强度为314 MPa,伸长率为19%。

超高压下凝固Mg−Zn−Cu−Zr−Ca合金的组织细化与强化机制

在2~6 GPa下对Mg−Zn−Cu−Zr−Ca合金进行凝固。利用SEM和EBSD等分析手段研究高压凝固过程中Ca的分布及对合金凝固组织的影响,并采用压缩试验研究合金的力学性能。结果表明,与常规铸造合金中Ca多偏聚在枝晶间不同,高压凝固合金中Ca多固溶于基体中以及形成Mg_(2)Ca质点相。Mg_(2)Ca质点相为α-Mg晶体强有效的异质晶核,极大增加高压凝固过程总晶核数目并细化凝固组织,6 GPa下合金晶粒尺寸细化至22μm。由于枝晶间无Ca偏聚,更多的Zn固溶到基体中,导致晶间第二相由Zn/Mg比较高的MgZn相(常压)逐渐转变为Zn/Mg比较低的Mg7Zn3相,并且晶间第二相体积分数增加至22%。细晶强化、固溶强化以及弥散强化使6 GPa凝固的Mg−Zn−Cu−Zr−Ca合金强度高达520 MPa。

采用挤压剪切工艺制备细晶高强韧镁合金

设计一种新型挤压剪切(ES)复合工艺以制备细晶高强韧镁合金。利用有限元软件Deform-3D,通过正交模拟实验对ES模具的结构参数进行优化,并采用ES模具对Mg−3Zn−0.6Ca−0.6Zr(ZXK310)合金进行成形。结果表明,优化的ES模具结构参数为挤压角ɑ=90°、挤压段高度h=15 mm以及内圆角半径r=10 mm。在挤压温度和模具温度为350℃进行挤压剪切时,ZXK310合金表现出良好的ES成形性,且成形区发生明显的动态再结晶,晶粒尺寸从挤压区的1.42μm降低到成形区的0.85μm。由于第二相钉扎及超细晶的形成,合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到362 MPa、289 MPa和21.7%。