Cu含量对Zn-1.2Mg合金组织与力学性能的影响

为改善Zn-Mg可降解生物合金的力学性能,本文采用金属型铸造的方法,制备了Zn-1.2Mg-x Cu(x=0,1.22.2)锌合金,研究了Cu含量对锌合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明,锌合金的微观组织主要由η-Zn(Zn固溶体)和Mg_(2)Zn_(11)金属间化合物组成;当Cu浓度为2.2%时,合金中出现ε-CuZn_(5)金属间化合物。锌合金的显微硬度、抗拉强度随Cu含量的增加而增加,在2.2%Cu时达到最大值,分别为227 MPa和148 HV。断口分析表明,锌合金的断裂方式主要为解理断裂。

可生物降解Zn-2Ag-0.04Mg合金生物相容性及体内骨再生能力的动物实验研究

目的:采用动物实验的方式,分析可生物降解Zn-2Ag-0.04Mg合金生物相容性及体内骨再生能力。方法:将30只实验兔随机均分为Zn支架组、Zn-2Ag支架组和Zn-2Ag-0.04Mg支架组(每组10只),建立兔股骨缺损模型后,分别使用不同材料的支架固定,术后6周及术后6个月,取出部分大白兔股骨,使用Micro-CT对股骨远端入口周围直径为3 mm的区域进行扫描和三维重建,分析支架体内成骨性能,使用X线观察局部骨缺损愈合情况,并观察股骨组织学情况。结果:入组实验兔实验中未出现异常行为及死亡现象,伤口均愈合良好,无感染及渗出情况出现;二维和三维显微CT结果显示,Zn-2Ag-0.04Mg支架组的新生骨明显多于Zn支架组,Zn-2Ag-0.04Mg合金支架组的骨体积更大(P<0.05);Zn-2Ag-0.04Mg支架组的成骨指数也高于Zn支架组(P<0.05);术后6个月时,Zn-2Ag-0.04Mg组的支架比Zn组或Zn-2Ag组小(P<0.05);肝脏、肾脏和心脏的HE染色未检测到任何异常,证实了Zn-2Ag-0.04Mg合金支架的生物安全性。结论:Zn-2Ag-0.04Mg支架具有良好的生物相容性和体内骨再生能力,具有较好的临床应用前景。

热处理时间对Al-4.8Cu-1.8Zn-1Ti-0.6Mg合金力学性能和组织的影响

首先对新型Al-4.8Cu-1.8Zn-1Ti-0.6Mg合金进行了不同时间的530℃固溶处理及不同时间的165℃人工时效处理,随后进行不同时间的自然时效处理。采用电子万能试验机和扫描电镜研究了不同工艺处理后合金的力学性能和微观组织。结果表明:新型Al-4.8Cu-1.8Zn-1Ti-0.6Mg合金经530℃固溶处理8 h及165℃人工时效3 h后,其抗拉强度可达387.72 MPa,屈服强度达245.54 MPa,断后伸长率为9.8%;经15、75和135天自然时效后,合金的抗拉强度分别为422.97、390.09和387.72 MPa,断后伸长率分别为5.03%、8.4%和9.8%。可以看出随着自然时效时间增加合金的抗拉强度降低、断后伸长率升高,最终趋于稳定;热处理后合金内存在3种第二相组织,其中亮银色θ(Al_(2)Cu)相在晶界处粗大析出会导致合金的抗拉强度下降,暗灰色Al_(3)Ti相易聚集,聚集后的粗大Al_(3)Ti相会导致合金的变形能力下降。

Al-4.19Zn-1.25Mg合金铸态组织及均匀化退火工艺研究

通过金相显微镜和带有能谱仪的扫描电镜,对一种新型的Al-4.19Zn-1.25Mg合金的铸态组织进行了分析,确定了合金中的相组成;并利用DSC分析确定合金铸锭的过烧温度,对不同均匀化保温时间处理后的性能和组织进行了研究,确定铸锭合适的均匀化退火温度为470±5℃,保温时间为24h。

时效温度对Zn-1.5Cu-1.2Mg-0.2Zr合金组织与耐蚀性的影响

采用金属型铸造的方法制备了Zn-1.5Cu-1.2Mg-0.2Zr锌合金,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射、电化学工作站和浸泡实验等研究了不同温度时效处理对其微观组织和耐蚀性的影响。结果表明:铸态锌合金的微观组织主要由η相(含Cu的Zn固溶体)、η+Mg_(2)Zn_(11)共晶体和少量的Zn-Zr化合物组成;随时效温度的升高,合金η相晶粒内析出的片状第二相数量先增加后减少,腐蚀速率呈先降低后增加的趋势;220℃时效处理的锌合金腐蚀速率最小,自腐蚀电流密度和模拟体液浸泡腐蚀速率分别为5.23μA·cm^(-2)和0.053 mm·year^(-1),这可能是由于220℃时效处理后合金η相晶粒内析出的片状第二相的数量最多且分布均匀。

挤压铸造压力对Mg-4Zn-1.2Y合金组织及力学性能的影响

采用显微组织观察、拉伸试验、密度测试等研究了不同挤压铸造压力对Mg-4Zn-1.2Y合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:随着挤压压力的增加,Mg-4Zn-1.2Y合金的平均晶粒尺寸和第二相体积分数逐渐减小,挤压压力从0增加到150 MPa时,合金晶粒细化明显,挤压压力超过150 MPa后,合金晶粒细化趋势变缓。随着挤压压力的增加,Mg-4Zn-1.2Y合金的抗拉强度、屈服强度、伸长率及密度均逐渐增加。与挤压压力为0 MPa的合金相比,挤压压力150 MPa的合金抗拉强度、屈服强度和伸长率分别提高了24.4%、23.3%和72.7%,力学性能显著提高,挤压压力超过150 MPa后,合金力学性能提高幅度变缓。

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。

离心铸造Zn-Al-Mg-Si合金及其自生表面复合材料

采用热模金属型工艺,离心铸造Zn-27Al-9.8Mg-5.2Si和Zn-27Al-6.3Mg-3.7Si合金,获得了内层聚集大量块状初生Mg2Si、少量初生Si,中层不含初生Mg2Si、Si,外层含有初生Mg2Si、Si的自生表面复合材料.考察了成分、模具温度、转速、变质处理对离心铸造Zn-Al-Mg-Si合金组织和结构的影响.结果表明,Zn-27Al-9.8Mg-5.2Si合金自生复合材料内、外层的厚度比Zn-27Al-6.3Mg-3.7Si的厚度厚,初生Mg2Si的数量更多;随着转速增加,Zn-Al-6.3Mg-3.7Si合金自生复合材料的内层厚度增加,外层厚度减少;Na盐变质能够细化晶粒和初生Mg2Si,使初生Mg2Si分布更均匀,使初生Si团球化.最后分析了复合材料的成形过程.

均匀化处理对航空用Al-8.5Zn-2.3Cu-2.2Mg合金相组织的影响

通过扫描电镜和透射电镜观察,研究了单级和双级均匀化工艺对铸态Al-8.5Zn-2.3Cu-2.2Mg（mass%）合金相组织的影响。结果表明：经465℃×（12~36 h）单级均匀化处理,残留相仍然较多;经430℃×12 h＋470℃×24 h、465℃×24 h＋475℃×12 h双级均匀化处理,残留相的数量显著减少,465℃×24 h＋475℃×12 h处理残留相更少;465℃×24 h单级均匀化处理残留相主要为Al_2CuMg,少量Al7Cu2Fe,经430℃×12 h＋470℃×24 h、465℃×24 h＋475℃×12 h处理除还有少量Al（ZnMgCu）相没溶外,没有发现Al2CuMg;此外,430℃×12 h＋470℃×24 h双级均匀化处理相比于465℃×24 h单级处理,有利于析出弥散、均匀的Al3Zr粒子。

Cu-2.3Ni-0.5Si-0.22Zn-0.06Mg合金时效性能

研究了冷变形、时效温度以及时效时间对Cu-2.3Ni-0.5Si-0.22Zn-0.06Mg合金显微硬度和导电率的影响,并在显微镜下观察了微观组织。结果表明,时效和冷变形可以显著提高合金的显微硬度和导电率,通过改变时效温度和形变可以大大缩短时效时间。该热轧态的合金不经过固溶处理,当预变形达到80%时,在500℃时效1 h,其显微硬度和导电率分别达到287 HV和43%IACS。

退火对热挤压Mg-3.8Zn-1Y合金组织及性能的影响

采用光学显微镜,扫描电子显微镜等手段研究了退火处理对热挤压Mg-3.8%Zn-1%Y合金组织及性能的影响。结果表明,该合金经425℃×15 min退火可通过完全再结晶获得细小的晶粒,合金的拉伸屈服强度为171.9 MPa,伸长率为29.8%。EBSD分析表明合金的优良的塑性来自于合金在拉伸过程中拉伸压缩({10 12}-{10 11})二次孪生的交互发生引起的协调变形。另外,拉伸过程中形成的较弱的"双峰"型{0002}纤维织构作为变形有利的取向也有利于改善合金的塑性。

Al-1B变质处理对Zn-6Al-3Mg合金凝固组织与性能的影响

采用扫描电镜、万能电子试验机和HVS-5Z/LCD维氏硬度计分析测试了Al-1B变质处理前后Zn-6Al-3Mg合金的凝固组织与力学性能。研究表明:变质剂加入量和变质温度对Zn-6Al-3Mg合金的凝固组织中Al-fcc相、Mg Zn2相和Zn-hcp相以及二元Zn/Al和三元Zn/Al/Mg Zn2共晶体的形态和体积分数有明显影响。当Al-1B加入量为0.3 mass%时,Zn-6Al-3Mg合金的抗拉强度、硬度和伸长率都达到最大值。当变质剂加入量相同时,随着变质温度的升高,Zn-6Al-3Mg合金的抗拉强度和伸长率提高;在450℃变质处理时,Zn-6Al-3Mg合金的硬度最高,550℃变质处理后该合金的硬度最低。

高压凝固Al-17Zn-1.5Mg合金组织与显微硬度

利用扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计对常压及6 GPa高压下凝固的Al-17Zn-1.5Mg合金的组织和显微硬度进行了研究。结果表明,Al-17Zn-1.5Mg合金在常压凝固条件下,由α-Al相和MgZn2相组成,其中α-Al相长成粗大的枝晶,大量针状第二相位于枝晶间位置,相互连接形成网络状。当该合金在6 GPa高压下凝固时,枝晶组织显著细化,第二相尺寸减小、数量减少,形态变成点粒状。合金高压凝固后,显微硬度增加了21%。

Mg-16Al-12Zn-4Si-xCa-ySb合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备了Mg-16Al-12Zn-4Si-x Ca-y Sb合金,研究了Ca和Sb添加对合金组织及力学性能的影响。结果表明,未添加Ca、Sb时,合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12、Mg2Si及Mg Zn2四相组成;添加微量Ca、Sb后,出现了Mg3Sb2和CaSi2新相,初生Mg2Si相由粗大的骨骼状转变为多边形块状;随Ca含量的增加,合金的抗拉强度先提高后降低。合金断裂形式为准解理脆性断裂。

等通道转角挤压Mg-6Zn-2Si合金组织及性能研究

采用等通道转角挤压变形工艺,在573 K下以Bc路径对Mg-6Zn-2Si镁合金进行4道次和8道次挤压细化合金晶粒来提高其力学性能,同时对合金室温拉伸断口进行分析,并阐述了等通道挤压改善实验合金微观组织和力学性能的机理。结果表明:经4道次挤压后晶粒由310μm细化到13μm,Mg_2Si相最大约60μm,细化为细小颗粒状约7μm,α-Mg基体与Mg Zn相均得到显著细化,屈服强度提高180%,伸长率提高140%,抗拉强度提高75%。与4道次相比,经8道次挤压后微观组织无明显变化,屈服强度有所提高,抗拉强度和伸长率变化不大。合金的室温拉伸断口由铸态合金的脆性断口过渡为韧性断口,并且韧窝加深,分布更均匀。

Mg-2.54Nd-0.26Zn-0.32Zr合金组织分析

采用XRD、DTA、OM和TEM研究Mg-2.54Nd-0.26Zn-0.32Zr合金铸态和热处理后的相组成、相变温度、微观组织。研究表明:Mg-2.54Nd-0.26Zn-0.32Zr合金铸态组织析出相主要是分布在晶界的块状Mg12Nd稀土化合物,只有少量的片状和粒状Mg12Nd相分布在晶界和晶内;T6处理后Mg12Nd以相互交叉的片状形式团簇状分布在基体中,形成方式为点状析出相聚集而成。

退火对热挤压Mg-5Zn-1Y合金组织及性能的影响

研究了退火处理对热挤压Mg-5 mass%Zn-1 mass%Y合金组织及性能的影响。结果表明,425℃/15 min为该合金的最佳退火工艺,完全再结晶同时避免晶粒长大,所获得晶粒尺寸仅为10μm。该条件下退火合金的抗拉强度为284.8 MPa,断后伸长率高达31.2%,较高的强度与细小再结晶晶粒及弥散分布的第二相有关;较高伸长率主要源于拉伸过程中{1012}拉伸孪生、{1011}压缩孪生以及({1012}-{1011})拉压二次孪生引起的协调变形。

Al-4.6Zn-2.58Mg合金热变形工艺研究

在工业化生产条件下,采用半连续铸造、自由锻造、固溶和时效处理技术制备Al-4.6Zn-2.58Mg合金锻件。采用热加工模拟方法优化该合金的热加工工艺。试验结果表明：该合金高温压缩变形时的流变应力随变形温度的升高而减小,随变形速率的提高而增大。合金在420℃以下热变形,热变形组织主要为动态回复组织;在420℃以上热变形,热变形组织有动态再结晶发生。在400℃-420℃之间热压缩变形,变形抗力比较小;380℃-420℃时铸态塑性最好。该合金较适宜的热加工温度范围为400℃-420℃。

Sb含量对Mg-8Al-1Zn-1Si合金组织与性能的影响

研究了合金元素Sb对Mg-8Al-1Zn-1Si合金组织和性能的影响。结果表明：加入少量（0．2％-0．6％）Sb时．a—Mg基体和粗大的汉字状Mg2Si相颗粒有所细化，力学性能逐渐提高；当Sb达到0．8％时，MgzSi颗粒全部转变为块状和短棒状，此时室温和150℃下的力学性能都达到最佳；当Sb含量超过0．8％后，合金中的Mg2Si义变为粗大的汉字状，力学性能下降。

Sb含量对铸态Mg-4Al-1Zn-1Si合金组织与性能的影响

研究了合金元素Sb对Mg-4Al-1Zn-1Si合金组织和性能的影响。结果表明:加入0.25wt%Sb时,合金中形成了Mg3Sb2相,原来大量聚集于晶界的粗大汉字状Mg2Si相颗粒转变为相对细小的汉字状Mg2Si相颗粒,呈弥散分布于晶界及晶内,同时出现了少量多边形块状Mg2Si相颗粒,此时合金的力学性能有所提高;当Sb为0.5%时,Mg2Si相颗粒尺寸迅速减小,转变为球状或短棒状,此时,合金的室温和高温抗拉强度、屈服强度和伸长率均达到最大值;当Sb含量为0.75%时,Mg2Si相颗粒尺寸未见明显变化,但又发生聚集现象;当Sb含量为1.0%时,Mg2Si相颗粒又转变为尺寸较大的汉字状颗粒,此时合金的力学性能发生下降。