关键词： 变形镁合金   热压缩   本构方程   热加工图   织构弱化  

摘要： 为研究Mg-10Gd-3Y-0.6Zr-1Ag(Mg-Gd-Y)镁合金的热变形行为,在MMS-200热压缩模拟试验机上进行热压缩试验。热压缩试验参数分别如下:变形温度623 K、673 K、723 K、773 K,应变速率0.001 s^(-1)、0.01 s^(-1)、0.1 s^(-1)、1 s^(-1),对其热压缩真应力-真应变曲线进行分析,构建该合金的流变应力本构方程,并建立峰值应力下的热加工图,通过电子背散射衍射(Electron backscatter diffraction,EBSD)技术分析该合金热变形后再结晶及织构的演变规律。结果表明,该合金具有连续的动态再结晶特征,且流变应力随应变速率增大和变形温度减小而升高;通过双曲正弦函数修正的Arrhenius关系计算出其变形激活能Q=181.08kJ/mol,应力指数n=4.3313;通过热加工图的分析确定其在T=390~500℃,ε=0.001~0.03s^(-1)参数范围内最适合热加工;EBSD检测结果表明在较高的变形温度以及较低的应变速率下变形时,再结晶更充分,合金的织构更弱。

关键词： 镁合金   农业机械装备   新型材料  

摘要： 随着农业机械装备的不断发展和进步,材料的选择在提升农业机械性能和效率方面起着关键作用。传统的材料在满足需求方面存在一些限制,因此,新型材料的引入成为改进农业机械装备的重要途径之一。本研究探讨了镁合金作为一种新型材料在农业机械装备中的应用现状,分析了镁合金的特性、优势和潜在挑战,阐述了其在农业机械领域的具体应用。并以基于镁合金的植保无人机滑橇式起落架研究与设计为例,介绍了设计研究过程,分析总结了结果和成效。研究结果表明,镁合金在农业机械装备中具有广阔的应用前景,有望为农业生产带来更高的效率和可持续发展。

关键词： 医用镁合金   金属有机骨架材料   壳聚糖   耐腐蚀性   抗菌性  

摘要： 采用水热法合成了Mg-MOF-74粉末,通过化学转化法及浸涂法在AZ31B镁合金表面制备了MgF_(2)/Mg-MOF-74@壳聚糖复合涂层。采用X射线衍射和扫描电镜分析了Mg-MOF-74粉末及复合涂层的微观结构和表面形貌;通过电化学实验以及析氢实验等方法探究了复合涂层的耐腐蚀性;通过抗菌实验测试了复合涂层的抗菌性能。实验结果表明:相比于MgF_(2)/壳聚糖涂层镁合金,由于Mg-MOF-74粉末的掺杂,MgF_(2)/Mg-MOF-74@壳聚糖复合涂层镁合金的两个容抗弧曲率半径均明显增大,腐蚀电流降低了1个数量级,腐蚀电位增加了0.131 V,在模拟体液中浸泡7 d后的析氢量也相对减少约一半,改善了镁合金的耐腐蚀性能;MgF_(2)/Mg-MOF-74@壳聚糖涂层镁合金相比MgF_(2)/壳聚糖涂层镁合金,抗菌率从78%提高到94%,说明Mg-MOF-74粉末能进一步提高镁合金的抗菌性能。

关键词： 镁合金   位错密度   相场损伤模型   晶体塑性有限元   施密特因子  

摘要： 近年来,集成计算材料工程(ICME)已成为设计新材料和制造工艺最强大的材料基因组工程(MGE)方法之一。采用基于位错密度的晶体塑性相场损伤模型定性和定量分析了Al_(2)Y相对镁基体局部应力、应变、位错密度、滑移系统以及损伤行为的影响。结果表明:镁合金在塑性变形过程中,损伤驱动力与晶粒基面滑移的施密特因子(SF)呈非常明显的线性关系,SF<3的晶粒,损伤驱动力较大,SF>3的晶粒,损伤驱动力较小。镁基体中损伤的起源和传播还取决于Al_(2)Y相的大小和位置。位于晶界处的Al_(2)Y相会引起较大的应力集中,导致损伤驱动力以倾斜的角度(约45°)传播;较小的和位于晶内的Al_(2)Y相的损伤驱动力较小,在变形过程中起到强化镁基体的作用。

关键词： WE43镁合金   复合处理   力学性能  

摘要： 以WE43镁合金为对象,采用OM、SEM、XRD、EDS及万能拉伸试验机等手段,研究了Zn添加量为1.2%时和在此基础上添加0~0.25%的Sr对合金的凝固组织及力学性能的影响。结果表明,经加入Zn、Sr处理后,WE43镁合金的初生相形貌无明显变化,仍为等轴晶。单一添加1.2%的Zn和Zn、Sr复合处理均能明显地细化晶粒;当Zn含量为1.2%,在Sr添加量为0~0.25%范围内,随着Sr含量增加,合金的晶粒尺寸先减小后增大,在Sr含量为0.15%时最低,为37.3μm,相较于基体和单一添加1.2%的Zn时,分别细化了41.3%和29.4%。经单一添加Zn和Zn、Sr复合处理后,合金中会产生新相Mg_(12)YZn(LPSO)相,且Zn含量为1.2%,当Sr含量从0增加到0.15%时,合金中的衍射主峰强度逐渐增强。单一添加1.2%的Zn和Zn、Sr复合处理均能明显提高合金的强度;当Zn含量为1.2%时,在Sr添加量为0~0.25%范围内,随着Sr含量增加,合金的抗拉强度先增大后减小,在Sr含量为0.15%时,达到最高204.05 MPa,相较于基体和单一添加1.2%的Zn时,分别提高了26.8%和6.5%,但其伸长率有所降低。

关键词： 脊柱结核   3D打印   人工骨   PaMZ   体内缓释  

摘要： 目的:评估3D打印的载普托马尼(Pa)、莫西沙星(M)、吡嗪酰胺(Z)组合抗结核药物(PaMZ)和骨形态发生蛋白-2(bone morphogenetic protein-2,BMP-2)的纳米羟基磷灰石(nano-Hydroxyapatite,nHA)抗结核人工骨在体内的成骨效果及药物缓释性能。方法:取40只新西兰兔,随机分为4组,每组10只,构建脊柱骨缺损模型。其中A组植入载PaMZ/BMP-2的nHA人工骨(实验组);B组植入空白nHA人工骨(阴性对照组);C组植入自体髂骨(阳性对照组);D组不植骨(空白组)。观察动物一般情况,监测体温、体重、肝肾功能;术后4、8、12周行螺旋CT三维重建观察骨缺损修复情况,并进行CT-Hedberg评分;术后8、12周行组织大体观察及植入物-骨缺损界面组织病理学观察。取SD大鼠100只,随机分为2组,实验组植入载PaMZ/BMP-2的nHA人工骨,对照组植入空白nHA人工骨,采用高效液相色谱法分别检测材料周围肌肉组织和血浆中术后不同时间点的药物浓度。结果:所有动物模型构建成功,无切口感染、死亡等情况发生。兔模型中各组动物的体温、体重及肝肾功能指标正常,组间比较均无统计学差异(P>0.05);CT-Hedberg评分显示在术后4、8、12周时,A组与C组相比均无统计学差异(P>0.05),其余各组间在不同时间点相比均存在统计学差异(P<0.05)。大体标本显示12周时A组人工骨完全被新骨包埋或替代,但B组仍有部分人工骨裸露。对植入物-骨缺损界面的骨小梁总面积定量分析显示在术后8、12周时,A组和C组相比无统计学差异(P>0.05),其余各组间相比均有统计学差异(P<0.05)。SD大鼠模型对照组未测出药物成分,实验组Pa、M、Z三种药物在局部组织中均能缓释至少84d,血药浓度在植入载药人工骨后的初始时间点未测出,随后测得结果远低于局部组织药物浓度,二者具有正相关关系。结论:载PaMZ/BMP-2的nHA人工骨在体内具有良好的成骨性能,修复脊柱骨缺损的效果与自体髂骨相当,优于单纯的nHA人工骨支架;其在体内的缓释性能满意,血药浓度远低于局部组织药物浓度。

关键词： 镁合金   表面处理   自愈合涂层   超疏水涂层   耐蚀性  

摘要： 镁合金是一种有发展前途的绿色工程金属材料,但其较差的抗腐蚀性能限制了它的大规模应用。对镁合金表面进行超疏水处理,能够极大地提高镁合金的耐腐蚀性能。当超疏水试样浸泡在腐蚀溶液中时,该结构将在腐蚀介质中形成固-气-液界面层,减少镁合金表面与腐蚀介质之间的接触面积,从而降低腐蚀速度。超疏水表面需要满足微纳米结构和低表面能2个必要条件。可以采用二步法或一步法在镁合金表面制备超疏水表面,详细介绍了在镁合金表面构造微纳米结构的方法,包括激光处理、机加工、化学刻蚀、化学镀、电化学沉积、阳极氧化、微弧氧化、水热合成和喷涂等方法。超疏水表面一旦受到机械损伤,微纳米结构无法满足条件,超疏水表面的“气垫效应”消失,腐蚀介质就会直接与微纳米结构接触,因此需要保证构建的微纳米粗糙结构对镁基体具有良好的保护作用并具有自愈功能。通过制备复合涂层,提高下层微纳米结构的自愈合性能,上层涂层的超疏水性与下层涂层的良好物理屏障能力的协同效应可以改善涂层的长久耐腐蚀性能。综述了在镁合金上制备具有良好耐腐蚀性能的复合超疏水表面的方法,并对镁合金超疏水表面防护技术的研究方向进行了展望。

关键词： 蜘蛛丝   丝纤维   生物蛋白   航空航天   高密度养殖   同类相食   智能材料   生物相容性  

摘要： 蜘蛛丝是自然界中机械性能最优异的蛋白质丝纤维,具有卓越的强度和韧性,也有“生物钢材”之称。此外,由于主要成分是生物蛋白,它也具有良好的生物相容性。这些特性使得蜘蛛丝可广泛应用在智能材料、军事、航空航天和生物医学领域。但蜘蛛有同类相食的习性,无法像蚕一样高密度养殖,以天然方式大规模生产蜘蛛丝是行不通的。

关键词： AZ31镁合金   孪晶强化   Johnson-Cook本构   织构   宏细观仿真   高速冲击  

摘要： 基于孪晶强化Johnson-Cook本构(J-C本构)构建有限元(Finite element method,FEM)耦合黏塑性自洽模型(Visco-plastic self-consistent model,VPSC)宏细观仿真模型,研究预孪晶AZ31镁合金高速冲击过程的力学响应、变形机制和织构演变。结果表明:基于孪晶强化的J-C本构构建的宏细观仿真模型更能准确地预测高速冲击过程中次要变形机制及织构组分;引入孪晶强化的J-C本构不会对主要变形机制产生影响,主要影响次要变形机制;在次要变形机制中,棱柱面滑移活性的变化影响基面滑移的汇聚效应与锥面〈c+a〉滑移的分离效应之间的竞争关系,导致织构的组分和极密度发生变化。该宏细观仿真模型的构建,为研究高速冲击过程中潜在的变形机理提供了参考。

关键词： 三向单次冲击   镁合金   织构   孪生   退孪生  

摘要： 对变形态AZ31镁合金进行温度为400℃、冲击气压为0.6 MPa的三向单次冲击,分析了三向单次冲击载荷下的变形机制、组织和织构演变规律。结果表明,三向单次冲击过程中主要发生孪生和再结晶,其中第2向冲击时发生退孪晶现象;第1向冲击时的主要变形机制为二阶锥面滑移和拉伸孪生,第2向冲击时拉伸孪生被棱柱面滑移替代,第3向冲击时主要变形机制为二阶锥面滑移、拉伸孪晶和棱柱面滑移。经过第1向冲击后,主要的织构组分仍然保持初始织构的{0001}<10-10>和{0001}<2-1-10>织构组分,由于发生孪生,基面组分极密度弱化,且增强了{01-10}<0001>织构组分,第2向冲击后,主要织构组分保持不变,由于发生退孪生,基面组分极密度增加,第3向冲击后,孪生和再结晶引起织构组分变为以{01-10}<2-1-10>为主,同时形成c轴偏离ND的弱织构。