关键词： 镁合金骨植入物   增材制造   成分调控   结构设计   后处理  

摘要： 随着老年人口数量的增加,骨科疾病的发生率持续上升,社会对骨植入物的需求显著提高。传统骨植入物不可降解的特性限制了骨缺损的治疗效果。镁作为一种生物相容性优异、力学性能良好的可降解金属,被公认为一种极具前途的新型骨植入物材料。通过增材制造技术成形定制化镁合金骨植入物,一方面,外形精确匹配患者的骨缺损外形,另一方面,内部的多孔结构利于新骨长入。然而现阶段增材制造镁合金骨植入物存在降解周期与骨愈合周期不匹配的问题,限制了其在骨植入物领域的推广应用。介绍了镁合金骨植入物的增材制造工艺以及面临的挑战,并从成分调控、结构设计、后处理3个方面介绍了调控镁合金植入物降解行为、力学性能和生物性能的策略。最后提出了镁合金骨植入物的潜在研究方向和未来展望。

关键词： 动物试验替代方法   医疗器械   生物相容性评价   单核细胞活化试验   毒理学关注阈值   器官芯片   重组人体表皮  

摘要： 随着医疗器械产业的迅速发展和不断创新,医疗器械临床使用的安全问题日益突出。良好的生物相容性是医疗器械临床安全有效应用的先决条件,而动物试验目前是评价医疗器械生物相容性的重要手段之一。但在替代、减少和优化动物使用的3R原则的推动下,开展体外替代试验研究是全球发展的趋势。然而与化学品和化妆品相比,医疗器械领域的生物相容性评价体外替代方法研究进展缓慢。本文从监管层面分析开展体外替代试验的重要性,介绍已用于和可用于医疗器械生物相容性评价的体外替代方法,为后续开展医疗器械体外替代试验提供参考。

关键词： AZ91镁合金   超声振动压缩(UVC)   显微组织   力学性能   变形机理  

摘要： 目的探究室温超声振动压缩(UVC)作用下镁合金的成形和应用潜力,研究AZ91固溶镁合金经UVC加工后的微观组织和力学性能演变规律,并探究其变形机理。方法在室温、频率20kHz和气压100kPa条件下对固溶态AZ91镁合金进行不同时间(0~1 s)的UVC加工,利用光学显微镜、XRD、SEM、TEM和显微硬度等手段研究UVC后合金的微观组织、力学性能和变形机理。结果在室温UVC加工过程中,AZ91合金的圆周伸长率和真应变逐渐增加。加载时间为1s时,合金的圆周伸长率和真应变分别达到80%和1.2,显著高于传统压缩。UVC过程中所需的最大应力仅为37.18MPa,温度最高达243℃。随着UVC时间的延长,合金中出现大量变形带,且变形带内析出亚微米级的Mg_(17)Al_(12)第二相。合金中的位错密度显著提升,逐步发生动态回复和动态再结晶细化晶粒。UVC后,合金的显微硬度由固溶合金的70.6HV显著提升至102.1HV。UVC作用下能够实现固溶镁合金高应变速率、大应变量变形的主要原因是合金中变形带和孪晶的快速增殖。此外,变形带内第二相的迅速析出、动态回复和再结晶也对合金的变形起到促进作用。结论固溶AZ91镁合金在超声振动压缩作用下展现了良好的变形能力和成形潜力,通过改进超声工艺有望在室温下实现镁合金的高应变速率大应变量超塑性成形。

关键词： 镁合金   轨道客车   轻量化   材料性能   应用前景  

摘要： 镁合金因其优良的轻量化特性和高强度,逐渐成为轨道客车制造中的重要材料。当前,镁合金在轨道客车的应用主要集中在车体结构、车轮及配件等方面,能够有效减轻整车重量,提高能效和运行速度。通过对镁合金的抗腐蚀性、焊接性能以及加工工艺的深入研究,解决了其在高强度环境下的性能衰退问题。未来随着新型镁合金材料的不断研发及表面处理技术的进步,镁合金在轨道客车上的应用前景广阔,有望实现更高的安全性和经济性。为推动镁合金的应用,需加强材料的标准化及行业规范,促进技术交流与合作,推动产业链的健康发展。

关键词： 金属材料   材料科学研究   镁合金   尾气排放   车身质量   需求驱动   轻量化   降低能耗  

摘要： 镁合金作为一种极具潜力的金属材料,在现代工业领域中展现出了独特的优势,正逐渐成为材料科学研究与工程应用的热点之一。在众多领域的轻量化需求驱动下,镁合金的重要性日益凸显。在汽车领域,镁合金的使用可有效减轻车身质量,进而降低能耗、减少尾气排放。

关键词： 脉冲电流处理   LZ91镁合金   力学性能   显微组织  

摘要： 对冷轧态LZ91镁合金进行了不同电流密度(50~200 A/mm^(2))与通电时间(120~240 ms)的脉冲电流处理(EPT),并与退火处理(200℃×1 h)试样进行了比较,采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析及电子万能试验机等研究了合金经脉冲电流处理后的显微组织和力学性能的变化规律。结果表明:与退火态合金和冷轧态合金相比,EPT合金的再结晶程度提高,晶粒明显细化,织构强度降低,伸长率提高,脉冲电流处理可以代替LZ91合金的再结晶退火处理。随着电流密度或通电时间的增加,合金的再结晶程度不断提高,晶粒不断细化,抗拉强度不断降低,但伸长率不断升高。经(200 A/mm^(2)×240 ms)脉冲电流处理后,合金的抗拉强度和伸长率分别为138 MPa和51%,与退火态合金相比,抗拉强度基本不变,但伸长率提高了32%;与冷轧态合金相比,抗拉强度下降了16%,但伸长率提高了64%。

关键词： 耐热镁合金   稀土元素   高温强度   航空航天  

摘要： 镁合金应用于航空航天工业中能够有效减轻航空航天飞行器自身质量,大幅节省航空燃料的损耗,带来巨大经济效益。航空航天工业对镁合金的耐热性能提出了严苛要求,Mg-RE系耐热镁合金性能更优、应用更广,优化镁合金高温强度和抗蠕变性能对其未来的发展和应用十分关键。综述了Mg-RE系耐热镁合金的强化机制,介绍了不同稀土元素在镁合金中的作用以及耐热镁合金在航空航天工业的应用实例。

关键词： 镁合金   电弧增材制造   神经网络   工艺优化  

摘要： 电弧增材制造克服了传统铸锻技术制备镁合金的不足,是镁合金成形中的新技术。然而,镁合金电弧增材制造过程影响因素较多,工艺控制困难,且存在零件难以成形、易开裂、易产生内部缺陷等问题。为了解决镁合金电弧增材制造工艺控制困难的问题,采用实验结合机器学习的方法建立了工艺参数与试样宏观形貌之间的非线性关系,分析了不同工艺参数对成形质量的影响规律,确定最佳工艺参数范围为:基板温度160℃,送丝速度12.0~14.5 m/min,焊接速度8~11 mm/s,摆弧宽度8~10 mm。以AZ31镁合金丝材作为原材料,针对寻优工艺参数进行了单层和多层镁合金电弧增材制造实验。结果表明,该参数条件下熔宽为13.95 mm,熔高为3.28 mm,宽高比为4.25,接触角为42°,此时镁合金熔融丝材铺展性良好,且试样表面无不成形缺陷。

关键词： 镁合金   力学响应行为   应变速率   加载路径   锯齿波动  

摘要： 采用准静态压缩,对不同加载路径和应变速率下挤压Mg-8.0Al-0.1Mn镁合金的力学响应行为进行了研究,加载应变速率为0.0001 s^(-1)、0.001 s^(-1)、0.01 s^(-1)、0.1 s^(-1)和0.33 s^(-1),加载路径为沿挤压方向(Extrusion direction,ED)和垂直挤压方向(Transverse direction,TD),固溶工艺分别为350℃保温6 h和410℃保温6 h。结果表明挤压Mg-8.0Al-0.1Mn镁合金的力学响应行为具有较强的各向异性。沿TD压缩的应力-应变曲线呈“C”形,在特定应变速率下还出现了不同类型的锯齿状波动;沿ED压缩的应力-应变曲线则为“S”形,仅在塑性失稳阶段产生了剧烈的锯齿状波动。加载应变速率越低和晶粒尺寸越小,Portevin-Le Chatelier(PLC)越显著。当加载应变速率为0.0001 s^(-1)时,PLC锯齿随加载应变的增加逐渐由A型转变为B型,最后演变为C型。沿ED压缩变形后,晶粒仍近似呈等轴状,但产生了多组相互平行的形变孪晶;沿TD压缩时除产生了一组相互平行的形变孪晶外,部分晶粒中还出现另一组与之交叉的形变孪晶。相比之下,沿TD压缩的协调变形能力较弱,需要晶界和孪晶界转动来协调各晶粒间的变形,导致晶粒及孪晶均出现了明显的扭曲。

关键词： 镁稀土合金   电弧增材制造   沉积速率   微观组织   力学性能  

摘要： 冷金属过渡电弧增材制造(WAAM)是一种新型的快速成形技术,可以用于制造具有复杂形状的高性能结构件。采用冷金属过渡电弧增材制造工艺在不同的沉积速率下制备了GWZ932镁稀土合金单道多层薄壁构件,并研究了沉积速率对试样的成形质量、微观组织和力学性能的影响。结果表明,在其他成形参数一定时,随着沉积速率从4.5mm/s增加到7.5mm/s,沉积层的熔宽和层高均减小。沉积速率增加,晶粒尺寸减小,这是成形过程中热输入量降低,熔池凝固速度加快导致。构件的力学性能随着沉积速率先增加后降低,在6mm/s沉积速率下合金表现出最佳力学性能,屈服强度、抗拉强度、延伸率分别为161MPa、236MPa和4.5%,力学性能表现出各向同性,断口表现出明显的脆性断裂特征。