铸态Mg-6Zn合金的半固态压缩变形行为及本构模型的建立

利用Gleeble-3500型热力模拟试验机对铸态Mg-6Zn合金在变形温度500,520,540℃,应变速率0.1,1,5 s^(-1)下进行半固态压缩试验,得到了真应力-真应变曲线;基于真应力和真应变试验数据及Arrhenius模型,建立该合金的半固态压缩本构模型,并进行试验验证。结果表明:Mg-6Zn合金的半固态压缩变形过程主要分为类弹性变形、应变硬化变形和流变黏塑性变形3个阶段;峰值应力随变形温度的升高或应变速率的减小而降低。利用建立的本构模型计算得到的真应力与试验结果之间的相关性很好,相关系数为0.947,平均相对误差为5.57%,说明该本构模型能够较准确地预测铸态Mg-6Zn合金的半固态压缩变形行为。

体内外实验评估Mg-6Zn合金对肠上皮细胞紧密连接的影响（英文）

研究Mg-6Zn合金对肠上皮紧密连接的影响。体外实验中,肠上皮细胞(IEC-6)分别在不同浓度(0,20%和40%)合金浸提液中培养1、3和5天。逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)法检测结果显示,当IEC-6细胞在40%和20%浓度合金浸提液中培养时,Occludin和ZO-1 mRNA表达水平在各不同的时间点相对于对照组升高。体内实验中,镁合金吻合钉和医用钛吻合钉分别植入兔小肠中1、2和3个星期,采用免疫组织化学染色法检测植入部位周围组织紧密连接相关蛋白的表达。结果显示,植入后第1、2和3星期三个时间点,Mg-6Zn合金组植入部位周围组织中ZO-1、Occludin表达水平明显高于钛钉组和对照组。综上所述,Mg-6Zn合金植入肠道后可促进肠道周围组织紧密连接的再生,其浸提液在一定浓度下可诱导细胞紧密连接相关基因的表达。

不同浓度Mg-6Zn合金浸提液对肠上皮细胞凋亡及其相关基因Caspase-3表达的影响

研究不同浓度Mg-6Zn合金浸提液对大鼠肠上皮细胞IEC-6的凋亡及凋亡相关基因Caspase-3表达的影响。将Mg-6Zn合金制成不同浓度(20%和40%)的浸提液体外培养大鼠肠上皮细胞IEC-6,并以含10%胎牛血清的高糖DMEM(Dulbecco′s modified Eagle′s medium)培养基作为阴性对照。采用噻唑蓝(MTT)法通过计算细胞相对增殖率检测不同浓度合金浸提液对IEC-6细胞的毒性作用;采用流式细胞仪检测不同浓度合金浸提液对IEC-6细胞凋亡的影响;采用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)法检测不同浓度合金浸提液对IEC-6细胞凋亡相关基因Caspase-3mRNA表达的影响。实验结果表明,20%和40%两种浓度的镁合金浸提液在体外培养IEC-6细胞第七天时细胞毒性分级分别为0级和1级,属于无毒性,符合医用材料细胞毒性分级的合格标准。40%和20%浓度镁合金浸提液中,IEC-6细胞的凋亡比例及Caspase-3活化度相对于对照组都增高,差异有统计学意义(P<0.05),40%浓度组中,IEC-6细胞的凋亡比例及Caspase-3活化度相对于20%浓度组增高,差异有统计学意义(P<0.05),说明Mg-6Zn合金浸提液在一定范围内处于较高浓度时易诱导IEC-6细胞的凋亡及Caspase-3的表达,且随浓度升高影响越大。

Mg-6Zn合金对大鼠肠上皮细胞紧密连接蛋白表达的影响

目的:研究不同浓度Mg-6Zn合金浸提液对大鼠肠上皮细胞(IEC-6细胞)紧密连接蛋白表达的影响。方法:将Mg-6Zn合金制成20%和40%两个浓度的浸提液,以含10%胎牛血清的高糖DMEM培养基作为阴性对照体外培养IEC-6细胞。通过噻唑蓝(MTT)法计算细胞相对增殖率评价不同浓度Mg-6Zn合金浸提液对IEC-6细胞的毒性作用;采用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)法检测不同浓度Mg-6Zn合金浸提液对IEC-6细胞紧密连接相关基因ZO-1、Occludin、Claudins mRNA表达的影响。结果:20%和40%浓度Mg-6Zn合金浸提液在体外培养IEC-6细胞第7天时,细胞毒性分级分别为0级和1级,属于无毒性。20%和40%浓度Mg-6Zn合金浸提液中,IEC-6细胞紧密连接相关基因ZO-1、Occludin、Claudins mRNA的表达相对于对照组增高,差异有统计学意义(P<0.05);40%浓度组中,IEC-6细胞紧密连接相关基因相对于20%浓度组增高,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:Mg-6Zn合金浸提液在一定浓度范围内对IEC-6细胞无毒性,对细胞紧密连接相关基因的表达有促进作用,且随浓度升高影响越大。

等通道转角挤压对Mg-6Zn合金显微组织和力学性能的影响

利用等通道转角挤压(ECAP)技术,在200℃对Mg-6Zn合金进行了不同道次的挤压。结果表明,经ECAP挤压后合金显微组织明显细化、均匀化,平均晶粒尺寸由15μm减小到3μm;ECAP过程中粗大的块状共晶相变形破碎、细化,并在周围诱发新相析出。通过XRD分析发现析出相主要是Mg_4Zn_7和MgZn_2。经过2道次ECAP挤压后,Mg-6Zn合金的抗拉强度可达275 MPa,屈服强度达到245 MPa,伸长率为24%。当ECAP道次增加到4道次和6道次后,强度反而下降。

纳米ZrO_(2)颗粒增强Mg-6Zn合金复合材料组织及性能

采用搅拌铸造法制备了纳米ZrO_(2)增强的Mg-6Zn合金。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和维氏硬度仪对xwt.%ZrO_(2)/Mg-6Zn(x=0,1,3,5)复合材料的微观组织及性能进行了表征分析。结果表明,纳米ZrO_(2)颗粒加入到镁熔体中未观察到明显的反应产物,其稳定存在于Mg基体中;大量的纳米ZrO_(2)颗粒主要分布在晶界处,并且随着ZrO_(2)含量的增加团聚愈加明显。与Mg-6Zn基体合金相比,随着添加纳米ZrO_(2)含量的增加,复合材料的晶粒尺寸呈现先减小后增大的现象,相应的复合材料的硬度值同样也呈现先增大后减小的现象。当纳米ZrO_(2)的添加量为1wt.%,复合材料展现出了较为均匀的组织和良好的力学性能,其硬度值为HV52.09,较基体合金提高了14.2%。

Sn对Mg-6Zn合金显微组织及力学性能的影响

研究了Sn对Mg-6Zn合金显微组织及力学性能的影响。采用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、万能试验机等,对Mg-6Zn(x Sn)合金显微组织及力学性能进行分析。结果表明:镁合金中加入Sn可有效改善铸锭组织,形成的Mg2Sn颗粒。少量添加Sn元素,Mg-6Zn铸态合金的强度、伸长率及硬度随Sn含量增加而提高;Sn含量为1.0%时,Mg-6Zn铸态合金强度、伸长率和硬度达到最高。Mg-6Zn铸态合金添加少量Sn,局部区域呈现韧性断裂;Sn含量超过1.5%时,局部区域出现沿晶断裂的特征。

热挤压速度对Mg-6Zn-0.5Gd-0.1Nd镁合金组织演变的影响研究

设计了一种Mg-6Zn-0.5Gd-0.1Nd镁合金,利用热挤压变形方法使其力学强度获得提高。通过实验测试手段研究挤压速度对其微观组织的影响。研究结果表明:在合金中形成了许多小尺寸再结晶晶粒与部分具有条状外形的组织;对合金进行挤压处理的过程中出现了动态再结晶现象;当增大挤压速率后,形成了更高比例的动态再结晶体组织;在挤压态合金内形成了以MgZn_(2)相为主的第二相,形成了Mg_(3)YZn_(6)相与低比例的Ca_(2)Mg_(6)Zn_(3)相。该研究为后续的冶金试样的力学性能研究奠定一定的理论基础。

热轧道次对时效态Mg-6Zn合金车板微观组织和力学性能的影响

为了提高汽车轻量化用板材的综合力学性能,以Mg-6Zn合金作为测试基体,通过实验测试的方式分析时效处理、热轧道次对合金微观组织和力学性能的影响。研究结果表明:经过1道次热轧的晶粒中形成了大量孪晶;经过3道次轧制的合金中产生了更大的变形,生成了部分再结晶晶粒;当经过5道次热轧时,板材发生再结晶,形成了许多尺寸更小的晶粒;经过更多道次轧制后,Mg-6Zn合金获得了更大的硬度。当时效温度达到175℃时,合金中形成了许多小尺寸的再结晶晶粒,此时的拉伸强度接近250 MPa,同时伸长率增大至13.8%。经过5道次热轧处理后,断口区域产生众多撕裂棱,合金呈现出脆性断裂的特点;当温度升高到175℃时,合金中仍存在大量的撕裂棱,表现为脆性断裂的特点。

半固态粉末压缩Mg-6Zn合金过程数值模拟

基于半固态热模拟压缩实验推导出的粉体材料本构方程,运用MSC.Marc软件对半固态粉末成形医用Mg-6Zn合金的压缩过程进行了数值模拟,分析了致密化过程中相对密度、粉末位移变化情况,并对模型的可靠性进行了实验验证,探究了温度对半固态粉末成形的影响规律。结果表明:液相分数低于10%时,成形温度对相对密度的影响不大,且随着压缩的进行,相对密度逐渐增加并趋于稳定;半固态粉末成形应力集中在圆柱压坯边缘两端处,应力最小值出现在圆柱坯的中心两端和边缘处“鼓肚”区;该模型在低液相分数下具有良好的可靠性,而液相分数较高时误差很大,液相是产生误差的根本原因。

Zr添加量对Mg-6Zn镁合金组织的影响

采用光学显微镜及万能力学拉伸试验机研究Zr质量分数(0.3%,0.6%,0.9%)对Mg-6Zn合金铸态、热处理后显微组织及力学性能的影响.研究结果表明:加入Zr元素后,合金的组织由树枝状转为颗粒状并分布于晶界,Zr质量分数增加到0.9%时,晶粒边界出现组织富集,质量分数为0.6%时合金则分布均匀.铸态及热处理条件下,合金的抗拉强度均呈现先上升后下降的变化趋势,含Zr质量分数0.6%时,合金的力学性能最高,铸态拉伸强度达到249 MPa,热处理后则为274 MPa.采用等温热处理法研究合金非枝晶组织随保温温度及保温时间的变化规律,保温温度620℃,保温时间30min时,含Zr质量分数0.6%的合金非枝晶组织圆整、细小.

时效对Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-1Zn镁合金组织及性能的影响

利用溶剂保护熔炼法制备Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-1Zn镁合金,经固溶、热挤压及200℃时效处理制得试样,通过光镜和扫描电镜等对合金组织、力学性能进行研究。结果表明,与固溶态相比,经200℃×54 h时效处理后,析出的第二相更细小、分布更均匀;时效后合金的硬度提高25.87%,屈服强度提高2.3%,抗拉强度下降2.4%,伸长率略有下降,但仍保持良好的塑性。

Mg-6Zn-xCu铸造合金的显微组织及力学性能研究

采用金属型铸造方法制备了Mg-6Zn-xCu(x=1%、3%、5%)镁合金,并通过光学显微镜、X射线衍射和扫描电镜及力学性能测试等手段研究了Cu含量对合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明:Cu在合金中主要以CuMgZn相存在,且随着Cu量的增加,其数量增加;在凝固过程中,CuMgZn富集在已结晶的α-Mg表面,阻碍了其长大,从而细化了晶粒,但过量的CuMgZn偏聚晶界偏聚,引起局部的应力集中,对合金的力学性能产生负面影响;随着Cu含量的增加,合金的力学性能逐渐降低,加入1%Cu时,合金的抗拉强度和伸长率达到最大值,分别为208MPa和13.5%;随着Cu含量的增加,拉伸断口由准解理断裂向解理断裂和沿晶断裂转变。

5%Al合金化对Mg-6Zn镁合金非枝晶组织演变的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了Mg-6Zn和Mg-6Zn-5Al合金(质量分数)的铸态组织和等温热处理后非枝晶组织的演变规律。结果表明:Mg-6Zn合金的铸态组织主要由α-Mg和MgZn2相组成;Mg-6Zn-5Al合金铸态组织主要由α-Mg、Mg2Zn3、Mg17Al12和Mg32(Al,Zn)49相组成,其共晶组织形貌演变成粗大连续,且晶内颗粒状的第二相粒子数量增加。Mg-6Zn-5Al合金经600℃保温30 min后获得了细小圆整、均匀分布的近球状颗粒,其平均尺寸和圆整度分别为75μm和1.09。非枝晶组织演变的主要机制包括共晶组织熔化,溶质原子扩散,枝晶组织的粗化、分离、球化和颗粒的合并与长大。5%Al合金化促进了Mg-6Zn合金的非枝晶组织演变,主要归于合金化使铸态组织中析出了亚晶界,其为溶质原子的扩散提供便捷通道和润湿驱动力,同时降低了体系的总自由能和异质形核功,使合金在成分起伏和能量起伏作用下加快了枝晶组织的熔断、分离和球化。

高性能Mg-6Sn-3Al-1Zn合金的制备工艺研究

通过改善铸态镁合金制备工艺,得到一种组织均匀、性能优异的Mg-6Sn-3Al-1Zn合金,合金抗拉强度、屈服强度、延伸率分别达到219MPa、82MPa、16%,晶粒尺寸为133.35μm。

Nd对Mg-6Zn微观组织影响研究

采用熔铸法制备了Mg-6Zn和Mg-6Zn-xNd合金,利用扫描电镜及所带的能谱分析仪,研究了Nd含量对铸态Mg-6Zn-xNd的微观组织的影响,结果表明:Mg-6Zn合金基体上存在着α-Mg和Mg-Zn相的共晶团,添加Nd元素后合金基体上出现Mg-Zn-Nd三元共晶组织,这些共晶组织数量随着Nd含量增加而增加,最终形成含有Mg,Zn,Nd三种元素的连续网状结构。

挤压速度对Mg-6Zn-0.5Gd合金织构和力学性能的影响

通过冶金制备方法得到Mg-6Zn-0.5Gd合金,在热挤压变形过程中,测试挤压速度对其织构和力学性能的影响。结果表明:提高挤压速率后,合金组织发生动态再结晶,晶粒随机取向的合金组织,其织构强度降低,在合金组织内形成了较少的小角度晶界,同时也会降低拉伸强度与屈服强度,获得更大的伸长率,在断口部位形成了大量韧窝,表现为塑性断裂特征。

Mg-6Sn-3Al-1Zn合金热压缩行为研究

采用Gleeble3500热力模拟机对Mg-6Sn-3Al-1Zn合金在应变速率分别为0.001、0.01、0.1和1 s^(-1),热力模拟机的温度分别为573、623、673和723 K进行了热压缩试验研究。结果表明,Mg-6Sn-3Al-1Zn合金在热变形行为中真应力与压缩温度成反比,但真应力与应变速率成正比。构建了合金的双曲正弦本构模型,揭示了Mg-6Sn-3Al-1Zn合金热加工时的变形机制,以及变形温度、应变速率和流变应力之间的关系。采用峰值应力与应变量分别为0.1、0.3和0.5时的应力,根据动态材料模型理论得到合金的热加工图。结果表明,该合金的最佳加工温度范围和应变速率范围分别为708~723 K和0.001~0.04 s^(-1)。

两道次包套轧制变形量对Mg-6Sn-3Al-1Zn合金组织和力学性能的影响

在450℃下进行不同变形量包套轧制Mg-6Sn-3Al-1Zn合金,包套轧制分两道次,单道次轧制变形量分别为23%、35%和55%,总轧制变形量分别约为40%、60%和80%。结果表明,随着轧制变形量增加,合金中的再结晶晶粒数量增加,平均晶粒尺寸先减小后保持稳定,当变形量分别为40%、60%和80%时,合金的平均晶粒尺寸分别为28.40、6.91和7.01μm。包套轧制后,合金中出现了位错和<c+a>位错。随着轧制变形量增加,<c+a>位错逐渐增多,锥面滑移逐渐占主导作用,并且位错总量增多。当单道次压下率为55%(总轧制量约80%)时,合金由少量的大晶粒和大量细小的动态再结晶晶粒组成,形成明显的双峰组织,此时其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为212MPa、326MPa和20.6%,相对于铸态镁合金分别提升了138.5%、57.5%和62.2%。