医用多孔镁合金植入材料的研究及其应用进展

镁合金具有良好的生物相容性和可降解性,多孔镁合金具有多孔金属与镁合金的双重优势,因而是一种潜在的具有良好应用前景的生物医学材料。本文综述了传统金属植入材料存在的问题和镁合金的优势,对多孔镁合金植入材料及其表面涂层处理的重要性进行了简要分析,对镁合金植入材料的初步应用情况进行了介绍,并指出了医用多孔镁合金植入材料应重点开展的研究方向。

增材制造金属玻璃的研究进展

金属玻璃(即非晶合金)具有较高的强度、硬度和耐磨性,优异的耐腐蚀性能等,目前已被广泛应用于制备棒球杆、传感器、电磁铁芯、变压器等。增材制造(即3D打印)技术集节约材料、可个性化定制复杂几何件优点于一身,现被广泛研究和应用。目前已掀起了3D打印金属玻璃的研究热潮。本文主要综述了3D打印金属玻璃的研究进展,在此基础上探讨了其存在的问题以及解决办法。采用优化的工艺参数和扫描策略可部分避免这些问题,对热影响区的温度分布与工艺参数之间的关系模拟研究是解决3D打印成形致密块体金属玻璃问题的关键。

Mg-1.4Gd-1.2Y-0.4Zn-0.1Zr合金挤压板材的组织与力学性能

制备了Mg-1.4Gd-1.2Y-0.4Zn-0.1Zr(at%)合金挤压板材,并进行了时效处理。采用XRD、OM、SEM和TEM分析了不同状态合金的相组成和微观组织,并测试了其室温硬度和拉伸力学性能。结果表明,铸态组织由α-Mg基体、Mg_(3)(RE,Zn)共晶相、长周期堆垛有序(LPSO)结构以及Mg-RE颗粒组成。经固溶处理后,晶界处的Mg_(3)(RE,Zn)共晶相固溶于基体中,并且富集的RE和Zn元素从晶粒内部的堆垛层错处析出。经热挤压后,板材组织呈现典型的双峰晶粒分布,粗大未变形晶粒周围分布大量破碎的LPSO结构,且这些第二相的分布限制了动态再结晶晶粒长大,其抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为380 MPa、327 MPa和8.0%。再经200℃时效48 h后,基体内部析出大量纳米尺度的β’相,合金的抗拉强度和屈服强度分别提高至435 MPa和380 MPa,伸长率降为5.0%。

SLM成形AlSi10Mg合金的组织与力学性能

在激光功率450 W、扫描速度3800 mm/s、扫描间距60 μm、层厚30 μm条件下,SLM成形了AlSi10Mg试样,用XRD、OM和SEM分析了其相组成与微观组织,并测试了室温硬度和拉伸力学性能。结果表明,试样组织主要由Al基体、Si相和少量的Mg2Si相组成。横截面主要由大小均匀“带状”条纹构成,条纹中可分为三个区域:内部细晶区、热影响区、边界粗晶区;纵截面由大小不均的“U形”条纹构成,条纹间界限明显,条纹中分为两个区域:内部等轴晶区、边界柱状晶区。该参数下得到的试样综合力学性能优异,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到470 MPa、327 MPa和8.0%。

Mg-3.52Sn-3.32Al合金轧制板材的组织和力学性能

采用同步轧制工艺对Mg-3.52Sn-3.32Al合金挤压板材在603 K进行了小变形轧制实验,用XRD、OM、SEM和TEM分析了挤压板材和轧制板材的相组成和微观组织,并测试了室温拉伸性能。结果表明:热轧后,合金板材的相组成未发生变化,仍由α-Mg基体、颗粒Mg_(2)Sn相和块状Mg_(17)Al_(12)相组成。但第二相大量析出,且发生明显的动态再结晶,晶粒尺寸为5~10μm。在细晶强化、加工硬化和第二相强化的共同作用下,轧制板材的综合拉伸力学性能显著提高,抗拉强度和屈服强度分别由挤压板材的270、193 MPa提高至332、297 MPa,提高幅度分别为23%和54%。此时,伸长率为5.0%。