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。

Sm含量对挤压态Mg-6Al-2Sr合金组织及性能的影响

本文研究了不同Sm含量对挤压态Mg-6Al-2Sr合金的强化机理,采用金相实验、X射线衍射、扫描电镜和透射电镜对显微组织进行观察,并通过EBSD分析了Sm含量对合金显微组织的影响。本文主要是对不同Sm含量的Mg-6Al-2Sr铸态合金进行挤压实验。结果表明:随着Sm含量的增加,生成的Al_(2)Sm相在挤压的作用下破碎,并且沿挤压方向在晶界处均匀弥散,阻碍晶粒长大;继续不断增加Sm,使得在晶界处Al_(2)Sm相增多聚集,反而对合金力学性能产生不利影响;当Sm含量为1.5 wt%时,合金的平均晶粒尺寸最细小,其抗拉强度、屈服强度和伸长率达到297.9 MPa、257.8 MPa和21.3%,硬度达到HV78.9,较Sm含量为0 wt%的合金,抗拉强度提升了15.6%,屈服强度提升了34.6%,伸长率提升了34.8%。

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。

Mg-Zn-Mn-Nd合金作为一次镁空气电池阳极的腐蚀和放电行为

利用金相显微镜、X射线衍射仪、带有能谱仪的扫描电镜、电化学测试及恒电流放电测试对挤压态及固溶时效态Mg-6Zn-Mn-x Nd(ZM61,x=0,0.2,0.6,0.8,1.0,质量分数,%)合金微观结构、耐腐蚀性能及放电性能进行表征。结果表明,Nd的微合金化能促进ZM61合金晶粒细化,挤压态及固溶时效态ZM61-0.6Nd合金在所有合金中具有最为优异的耐腐蚀性能及放电性能;然而,热处理却降低挤压态合金的综合性能。其中,挤压态ZM61-0.6Nd合金的腐蚀电流密度为1.611×10^(-5)A/cm^(2),在电流密度为1和10m A/cm^(2)放电24 h的放电电位分别为-1.517 V和-1.336 V(vs SCE),其阳极利用率约36%,在所有研究合金中具有最好的综合性能。分析认为,挤压态ZM61-0.6Nd合金良好的放电性能可归因于镁合金耐腐蚀性能的提升及放电产物的开裂效应。

Sc、Zr复合添加量对Al-6Mg-0.6Mn合金铸态组织的影响

采用冶金法制备了四种不同Sc、Zr添加量的Al-6Mg-0.6Mn合金铸锭,利用金相显微镜、SEM及EBSD等手段研究了Sc、Zr添加量对合金铸态组织的影响。结果表明:在Al-6Mg-0.6Mn合金中添加w(Sc)=0.15%和w(Zr)=0.10%的Sc、Zr即可消除铸态枝晶网,获得明显细化的铸态组织;熔铸中粗大的Al3(ScZr)粒子不能起到细化晶粒的作用,反而恶化合金组织,进而对力学性能产生不利影响,应该严格加以控制。

Nd对Mg-6Zn-Mn镁合金显微组织和力学性能的影响

利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、万能力学试验机等手段,系统研究了稀土Nd的含量对Mg-6Zn-Mn镁合金的显微结构和力学性能的影响。结果表明,稀土Nd对铸态Mg-6Zn-Mn镁合金具有明显的细化枝晶作用。经过360℃挤压后,合金显微组织发生明显变化。当Nd含量较低时(低于0.4%,质量分数),合金的动态再结晶率较低,合金的室温综合力学性能最好,与初始合金相比,其屈服强度提高了17%,达到250MPa,抗拉强度超过300MPa。然而,随着Nd含量的进一步增加,合金的动态再结晶率升高,发生完全动态再结晶,在其晶界上析出粗大的T相,而导致合金综合力学性能下降。

电磁搅拌辅助流变挤压铸造Mg-6Gd-3Y镁合金的显微组织和力学性能

通过电磁搅拌制备了Mg-6Gd-3Y(VW63)稀土镁合金半固态浆料,研究了电磁搅拌工艺参数对合金半固态浆料组织的影响,探讨了半固态浆料初生相的形成机理;并对半固态浆料进行了流变挤压铸造成形,研究了压力对流变挤压铸造合金组织和性能的影响。结果表明:电磁搅拌制备VW63合金半固态浆料的最佳工艺参数为浇注温度620℃、搅拌电压350 V、搅拌频率15 Hz,VW63合金半固态浆料的初生相形成机理为枝晶熔断。当压力为120 MPa时,流变挤压铸造合金有着更好的组织与性能,平均晶粒尺寸43.57μm,其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为119 MPa、156 MPa和6.9%,均优于重力铸造和液态挤压铸造合金。

Mg-6Al-1Ca镁合金热压缩变形及本构方程

采用AG-100KN电子万能材料实验机对新型Mg-6Al-1Ca镁合金进行了热压缩实验,分析了该合金在温度为573~773 K、应变速率为0.001~1.0 s^(-1)条件下的材料流动行为和应变硬化行为。通过线性拟合分别构建了该镁合金的本构模型和动态再结晶模型,得到了Mg-6Al-1Ca镁合金应力与应变及应变速率的关系。并根据本构方程与实验值的对比,验证了该本构关系式。在低应变区,温度在573~673 K时,压缩曲线呈现显著的加工硬化特征,温度在723~773 K时,加工硬化现象不明显,在流动应力达到峰值后随即进入稳态流动状态;在高应变区,受动态再结晶和动态回复机制的影响,材料的流动行为表现为稳态流动的特征。

RE元素Y和Nd对Mg-6Al合金显微组织的影响

研究了RE元素Y和Nd元素对Mg 6Al镁合金在铸态和固溶热处理状态下显微组织的影响。金相显微镜、扫描电镜及电子探针分析结果表明 ,Y和Nd稀土元素均有促进Mg 6Al合金铸态组织晶粒细化的作用 ,添加质量分数为 0 .5 %的Y元素可使合金的晶粒尺寸由Mg 6Al合金的 10 2 .0 0 μm细化至 76.92 μm ,加入质量分数为 1%的Nd后合金晶粒尺寸为65 .79μm ,而且Y和Nd在复合加入时 ,细化效果更为显著 ,晶粒尺寸为 5 7.47μm。Y和Nd与合金中的铝元素形成热稳定性较高的块状YAl2 相和条状NdAl2 相 ,两者在α Mg晶粒内和晶界均有分布。

Sb、Y、Nd元素对Mg-6%Al合金显微组织的影响

本文主要研究了Sb、Y和Nd元素复合添加时对Mg-6%Al合金铸态组织的影响。研究结果表明,Sb、Y和Nd元素对Mg-6%Al合金组织均有细化作用,当元素复合添加0.5%Y+1.0%Nd时,晶粒平均直径由102.04!μm细化至57.47!μm,细化效果最为显著。经测试分析,Sb、Y、Nd与合金中镁铝元素形成热稳定性较高的金属间化合物Mg3Sb2、Al2Y和Al2Nd,各相在α-Mg晶粒内和晶界均有分布,在凝固期间,首先析出并成为α-Mg的异质核心,细化了合金的铸态组织。

Sb变质对Mg-6A1-1Zn-0.7Si镁合金热处理组织和力学性能的影响

通过金相、扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)和差热分析(DSC)等手段,研究Sb变质对Mg-6Al-1Zn-0.7Si镁合金热处理组织和力学性能的影响,尤其是对合金固溶处理组织的影响。结果表明:固溶处理可以变质Mg-6Al-1Zn-0.7Si镁合金铸态组织中的汉字状Mg2Si相,使Mg2Si相从汉字状变为短杆状和条块状,并且添加0.4%Sb到实验合金中可使固溶处理变质汉字状Mg2Si相的效果提高。也正是由于固溶处理可以使实验合金组织中的汉字状Mg2Si相变质,使得Mg-6A1-1Zn-0.7Si合金时效处理后获得了较铸态更高的的抗拉性能和抗蠕变性能,并且添加0.4%Sb可以进一步增强热处理对性能的改善作用。

Ce元素对Mg-6Zn-1Mn变形镁合金显微组织和力学性能的影响(英文)

利用光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜和差热分析等手段研究添加Ce对Mg-6Zn-1Mn镁合金在不同状态下的微观组织和相组成的影响,并对合金的室温力学性能进行测试和比较。结果表明:添加的Ce元素以Mg12Ce相存在于合金中,主要分布在晶界和枝晶间,铸态晶粒得到细化;添加Ce元素能够明显地提高挤压态Mg-6Zn-1Mn合金的屈服强度和伸长率,这是由于热挤压过程中弥散分布在晶界上的Mg12Ce相能够有效钉扎晶界,抑制再结晶晶粒长大,从而得到更加细小的热变形晶粒组织;然而,添加Ce元素恶化了时效态Mg-6Zn-1Mn合金的力学性能,这是因为热处理不能使这些Mg12Ce相固溶于基体中,在拉伸断裂时Mg12Ce相表面形成微裂纹,导致力学性能下降。

Mg-6Al-1Zn-Y镁合金组织及力学性能的研究

在Mg-6Al-1Zn合金的基础上添加不同质量分数的Y(分别为0%,0.5%,0.9%,1.4%),制备了4种实验合金,研究了Y的添加对合金组织性能的影响。通过X射线衍射、金相显微镜、扫描电镜、电子探针等手段分析了Mg-6Al-1Zn合金添加Y后组织结构的变化。研究结果表明,添加了不同含量Y的合金中都出现了一种新相Al2Y相。随着Y含量的增加,Al2Y相数量增多而Mg17Al12相则减少。Y能细化合金铸态及挤压态显微组织,其细化作用在添加了0.9%Y的镁合金中尤为明显。铸态合金室温拉伸试验表明:该合金具有最佳的综合力学性能。当Y含量添加至1.4%时,Al2Y相变得粗大且出现团聚现象而导致了拉伸性能的下降。经过挤压后,合金的力学性能大幅度上升。

钐对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金组织和耐蚀性能的影响

利用静态失重法、金相显微镜、扫描电子显微镜等研究了不同含量的稀土元素Sm对Mg-6Al-1.2Y-0.9Nd镁合金的腐蚀速率(腐蚀介质分别为0.5%和3.5%的NaCl水溶液)、微观组织、表面腐蚀形貌的影响。结果表明,添加0.5%的Sm时,合金的第二相得到了明显的细化,组织和成分更加均匀;当Sm含量大于0.5%时,合金的析出相增多,并产生粗化、偏聚的现象。另外,在两种浓度的腐蚀介质中,合金的腐蚀速率随着Sm含量的增加均呈现先降低后增加的趋势,其中当Sm含量为0.5%时,合金的腐蚀速率均达到最低,耐蚀性能得到明显的改善。

热处理工艺对Mg-6Zn-2Sm-0.4Zr镁合金显微组织和力学性能的影响

通过在Mg-6Zn合金中添加0.4%Zr和2%Sm(质量分数)制备出一种新型Mg-6Zn-2Sm-0.4Zr合金;利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度及力学性能测试研究铸造Mg-6Zn-2Sm-0.4Zr合金在铸态、固溶、时效处理下的显微组织和力学性能的变化。结果表明:合金铸态组织主要由基体α-Mg、晶界处呈连续或半连续分布的(α-Mg+Mg_2Zn_3+Mg_(41)Sm_5)共晶和晶内孤立的点状相组成。合金在440和450℃固溶12~36 h时间范围内,随着时间和温度的增加,固溶效果逐渐增强。当在450℃固溶28 h时获得了较好的显微组织,抗拉强度为230 MPa,伸长率为9.58%。随后经200℃时效6~48 h后,合金的力学性能明显提高,时效强化效应随时间的延长呈先增加后减小的趋势,其中时效12 h时同时出现了抗拉强度和伸长率的峰值258 MPa和14.43%,比铸态的分别提高44 MPa和90.80%。

熔体处理对Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn镁合金组织的影响

通过重力铸造法制备了Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn合金熔体,采用机械振动、机械搅拌、超声波不同方式对合金熔体进行了处理。研究了熔体处理对Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn合金微观组织的影响。结果表明:不同方式处理的合金熔体,合金晶粒都得到了细化,第二相分布弥散。超声波处理后铸造缺陷消失。

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。

轧制变形对Mg-0.6Zr合金阻尼性能的影响

研究了轧制变形对Mg-0.6Zr合金阻尼性能变化的影响。结果表明:经400℃热轧后,Mg-0.6Zr合金的阻尼性能大幅下降,且阻尼性能随变形量增大而降低。轧制变形后合金内形成了大量位错缠结,可动位错密度大幅降低,同时由于动态再结晶发生得不完全及亚晶界对位错"弓出"产生的阻碍作用,是导致阻尼性能下降的主要原因。

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。

Ce对Mg-2Zn-Mn合金组织和变形性能的影响

研究稀土元素Ce对Mg-2Zn-Mn合金的组织和性能变化以及热变形特点的影响规律。通过采用常规金相、X射线、SEM、XRD分析,以及常温拉伸和热模拟压缩试验,比较Mg-2Zn-Mn-xCe合金的组织、合金相及变形性能的变化。结果表明：在实验范围内（0%~0.57%Ce（质量分数,下同））,随着Ce的添加,铸态组织先变粗后细化,强度和塑性先降低,后抗拉强度（UTS）逐渐升高至200MPa,屈服强度（YS）为74MPa,延伸率为20%;热压缩变形抗力随Ce含量的增加而逐渐增加。Mg-2Zn-Mn合金中添加微量Ce时,化合物变细小,MgZn相减少,出现Ce2Zn17,部分化合物相在二次枝晶间隙处分布;Ce含量增加至0.37%后,化合物为Ce3Zn22相和CeZn3相,随着Ce继续增加,化合物相主要在一次枝晶间隙处分布,呈网状。