关键词： 新材料研发   合金相   上海交通大学   成分优化   人工智能   科研团队   材料基因工程   电位差  

摘要： 上海交通大学丁文江院士、曾小勤教授领衔的上海镁材料及应用工程技术研究中心团队,多年来一直在探索镁合金新材料研发的无人区,不断突破镁合金性能瓶颈。近年来,团队将人工智能高通量计算与材料基因工程技术相融合,提出了“降低电位差,抑制阴阳极”的不锈镁设计模型,实现了低电位差合金相高通量筛选和不锈镁成分优化设计,相较于传统基于经验试错的开发方法,研制周期和费用减少了五分之四。

关键词： 可降解镁合金   水滑石   耐蚀性   生物相容性  

摘要： 镁合金具有低密度、高比强度、生物可降解性和良好的生物相容性,是可降解植入器械的理想材料之一。但是镁合金的体内降解速率过快,限制了可降解医用镁合金的临床应用。涂层修饰是减缓镁合金降解的有效方法,水滑石涂层具有酸碱双性、离子交换性和良好的耐蚀性,可以有效提高镁合金的耐蚀性。另外,通过设计水滑石涂层的金属离子,可以赋予水滑石涂层不同的生物功能性。介绍了镁合金表面水滑石涂层的制备方法,论述并比较了不同水滑石涂层对镁合金的耐蚀性和生物相容性等性能的影响,为可降解医用镁合金表面水滑石涂层的发展提供参考。

关键词： AZ61镁合金   Ce元素   变质处理   显微组织   力学性能  

摘要： 对AZ61镁合金进行了不同Ce添加量的变质铸造试验,通过OM、硬度测试、拉伸试验等手段研究了Ce变质处理对AZ61镁合金组织与力学性能的影响。结果表明:未变质的AZ61镁合金铸态组织由α-Mg相和粗大网状β-Mg17Al12相组成。随着Ce加入量的增加,AZ61镁合金中β-Mg17Al12相析出量逐渐减少,稀土相逐渐增多,β-Mg17Al12相由连续粗大网状逐渐转变为颗粒状,Ce添加量1.0wt%的AZ61镁合金中β-Mg17Al12相最为细小。与未变质的AZ61镁合金相比,经Ce变质的AZ61镁合金的硬度、抗拉强度和伸长率均有了明显提高。随着Ce加入量的增加,AZ61镁合金的硬度、抗拉强度和伸长率均先升高后降低,Ce添加量1.0wt%的AZ61镁合金的力学性能最佳。

关键词： 镁合金   显微组织   放电性能   放电形貌   活化机理  

摘要： 提出了一种利用锗和铟在镁中的固溶度差异调控Mg-1Ge-1In合金显微组织的策略。经过均匀化退火处理,合金中的Mg_(2)Ge相呈现出连续的网络状结构。Mg-1Ge-1In合金展现出优异的阳极放电性能,包括低至2.48 mm/y的腐蚀速率、在1 mA/cm^(2)放电电流下达-1.70 V的放电电压,以及在10 mA/cm^(2)放电1 h后高达59.49%的阳极利用率。此外,在5 mA/cm^(2)的放电条件下,Mg-1Ge-1In合金能维持稳定电压,表面呈现层状剥落现象;但当放电电流增至10 mA/cm^(2)时,其放电电压减小且放电稳定性降低。Mg-1Ge-1In合金的放电活化机理基于Mg_(2)Ge相的电偶效应与In原子的氧化-还原循环,放电活性位点正是源于Mg_(2)Ge相与镁基体间的连续网状界面,而In元素的加入则进一步增强了镁基体表面的活化,两者协同作用,确保了放电反应的稳定持续进行。

关键词： 静电纺丝   聚己内酯   还原氧化石墨烯   PC12细胞   生物相容性  

摘要： 目的探索5种不同含量的聚己内酯/还原氧化石墨烯(Polycaprolactone/reduced graphene oxide,PCL/RGO)神经导管基底膜材料与PC12细胞的体外生物相容性。方法应用静电纺丝技术制备5种不同RGO含量的PCL/RGO神经导管基底膜样材料,并与PC12细胞共培养。使用CCK-8法测定PC12细胞的增殖情况,扫描电镜观察细胞的黏附与生长情况,活死细胞染色观察细胞活性。结果5组材料所对应的细胞增殖率有差异,但毒性分级均为0级(无细胞毒性),其中0.75%RGO/PCL组的细胞增殖情况最佳。5组材料培养7 d后,电镜观察显示细胞黏附生长明显较1 d、3 d增多,并铺满了材料表面。活死细胞染色结果显示,各组细胞存活率均在90%以上。结论5种不同RGO含量的PCL/RGO复合材料均具有良好的生物相容性,尤以0.75%RGO/PCL在促进细胞增殖、黏附方面有比较大的优势。

关键词： AZ31镁合金   搅拌摩擦加工   显微组织   力学性能  

摘要： 为探究加工速度对AZ31镁合金组织和力学性能的影响,使用搅拌摩擦加工技术在旋转速度为1000 r/min,加工速度分别为100、200、400 mm/min时,对轧制AZ31镁合金板材进行搅拌摩擦加工实验。借助光学显微镜、万能实验机和显微硬度仪等设备来分析不同加工速度下试样的显微组织、硬度和拉伸性能。结果表明:随着加工速度的增加,AZ31镁合金显微组织的平均晶粒尺寸减小,当加工速度为400 mm/min时,AZ31镁合金的显微组织细化效果最好;随着加工速度的增加,搅拌区的显微硬度值逐渐增大,最大值为60.63 HV;加工速度从100 mm/min增加到400 mm/min时,抗拉强度先上升后下降,当加工速度为200 mm/min时试样抗拉强度达到最大,为282 Mpa,与母材相比提高了22.6%。

关键词： AZ31镁合金   弯曲限宽矫直(BLWS)   轧制  

摘要： 通过弯曲限宽矫直工艺在AZ31镁合金薄板中预置了拉伸孪晶,随后对原始板材和预置孪晶板材进行轧制,对比分析了初始组织对板材在轧制过程中的塑性变形协调能力的影响,探索了不同轧制压下量对两种板材的组织和力学性能的影响。结果表明:弯曲限宽矫直后板材的强度和塑性都得到了提升,轧制后的原始板材剪切变形带较少。在后续的拉伸试验中,在相同压下量下塑性变形能力也明显提升。

关键词： 压铸Mg-3.5Al-RE镁合金   稀土元素   显微组织   流动性   导热性   力学性能  

摘要： 采用真空熔炼+压铸的方法制备了Mg-3.5Al-RE镁合金(RE=La、Ce和Nd)和Mg-3.5Al-3Nd-0.9Zn-0.15Mn镁合金,研究了稀土元素和微量Zn、Mn元素对压铸镁合金物相组成、显微组织、力学性能、导热性能和流动性能的影响。结果表明,压铸Mg-3.5Al-RE镁合金主要由α-Mg基体、短棒状/鱼骨状Al_(11)RE_(3)或颗粒状Al_(2)RE相组成,平均晶粒尺寸从大至小顺序为:RE=La>RE=Ce>RE=Nd,抗拉强度、断后伸长率从高至低顺序为:RE=Nd>RE=Ce>RE=La,导热系数从高至低顺序为RE=Ce>RE=La>RE=Nd,RE=Nd时压铸镁合金具有最佳的综合拉伸性能。在Mg-3.5Al-RE镁合金中添加Zn和Mn元素后,镁合金中短棒状/鱼骨状Al_(11)Nd_(3)相明显较压铸Mg-3.5Al-3Nd镁合金少、颗粒状Al_(2)Nd相尺寸增大,室温拉伸性能与Mg-3.5Al-3Nd镁合金相当,显微硬度提高了7.02%,导热系数减小,流动长度增大。

关键词： 稀土镁合金   铸造工艺   ProCAST   内部质量   显微组织   力学性能  

摘要： 采用ProCAST软件及试验验证的方法对稀土镁合金框架铸造工艺进行优化研究,并结合X射线无损检测、光学显微镜等设备对铸件内部质量、显微组织和力学性能进行表征分析。结果表明:工艺优化前,由于补缩效果不足等原因,铸件内部夹渣、气孔以及疏松等缺陷较多;工艺优化后,通过调节浇注和补缩系统,铸件内部缩松和气孔缺陷基本消失,铸件合格率从68.2%提升到93.5%。显微组织观察表明:铸态显微组织均由等轴的α-Mg基体和沿晶界连续网状分布的第二相组成,工艺优化后铸件晶粒尺寸变得更加细小,平均达到35.99μm。力学性能测试表明:工艺优化后,铸件T6态的室温平均抗拉强度和断后伸长率为265.33 MPa和7.17%,相比于工艺改进前,分别提高23.03%和26.46%。

关键词： AZ91D镁合金   微弧氧化   硝酸铈添加剂   组织   性能  

摘要： 为了进一步提高AZ91D镁合金表面的耐蚀性与耐磨性,在硅酸盐电解液体系中加入不同浓度的硝酸铈添加剂,利用微弧氧化(MAO)技术在其表面原位生长出陶瓷膜层。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对陶瓷膜层物相组成和表面微观形貌进行了表征,并通过电化学测试与摩擦磨损试验,评估了陶瓷膜层的耐蚀与耐磨性能。结果表明:硝酸铈添加剂的添加对膜层相组成影响较小,随着硝酸铈浓度的增加,膜层表面先出现较大孔径的孔洞,之后孔洞数量逐渐减少,且孔径也缩小。与无添加剂的膜层相比,硝酸铈的添加量为0.4 g/L时,其被磨穿时长从1 min增加到8 min,耐磨性有所改善;腐蚀电位从-1.69 V增加到-1.26 V,腐蚀电流密度从8.56×10^(-6)A·cm^(-2)降到2.49×10^(-7) A·cm^(-2),耐蚀性显著提高。