关键词： 镁合金   阴极沉积   Mg(OH)_(2)薄膜   超疏水   耐蚀性  

摘要： 为延长镁合金的使役寿命,通过阴极沉积和超疏水改性在ME20M稀土镁合金表面制备超疏水涂层,采用硬脂酸乙醇基溶液对阴极沉积Mg(OH)_(2)薄膜的镁合金进行化学修饰,通过单因素试验分别考察硬脂酸浓度、溶液温度、浸泡时间对表面润湿性的影响规律,确定最优修饰工艺。对典型试样,采用点滴实验、全浸腐蚀实验及现代电化学测试技术评估其耐蚀性,采用划格法评价膜/基结合力,采用SEM、FT-IR及XRD分析试样表面微观形貌及成分。结果表明:阴极沉积Mg(OH)_(2)薄膜经低浓度硬脂酸溶液短暂浸泡即可获得超疏水性,蒸馏水静态接触角SCA高达151.5°,滚动角SA低至1.0°,呈低黏性。阴极沉积/疏水改性复合处理可显著改善镁合金的耐蚀性,与空白试样相比,复合处理试样的点滴液变色时间延长近25倍,在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电流密度Jcorr降低3个数量级,特征阻抗模值|Z|_(0.1 Hz)提高4个数量级。经疏水处理的阴极沉积Mg(OH)_(2)薄膜呈刀片状微纳结构,试样的红外光谱中出现明显的-CH_(3)和-CH_(2)-吸收峰。

关键词： WE43镁合金   高速冲击   力学行为   本构建模  

摘要： 采用分离式霍普金森压杆和多种显微表征方法研究了两种固溶温度下挤压WE43镁合金的室温动态力学响应行为,应变速率为2580~4120 s^(-1)。结果表明,在高速冲击载荷下,形变孪晶具有较强的正应变速率敏感性,以致流变应力随应变速率的增加而增加。形变孪晶在变形中前期随应变的增加迅速增殖,使得其应变硬化率在应变为0.03~0.10时呈“驼峰”状。基面滑移和孪生相协调是高速冲击载荷下挤压态WE43镁合金的主导塑性变形机制。采用多项式修正了原始J-C本构模型,构建了能够准确描述挤压态WE43镁合金动态力学响应行为的本构模型。本构拟合结果与实验结果的偏差在±10%以内,其相关系数R和平均绝对相对误差e AARE分别为0.962和3.21%。

关键词： 镁合金   应用   轨道交通   力学性能  

摘要： 镁合金密度低、比强度高,是轨道交通领域最具应用潜力的轻量化合金材料。文章从镁合金材料在轨道交通领域的应用现状入手,结合镁合金材料的特点及常用镁合金材料的力学性能,分析了镁合金在轨道交通行业中应用的前景和挑战,最后针对镁合金车体的研制提出了选材建议。

关键词： 骨组织工程支架   多孔铁   Fe-Zn合金   降解性能   生物相容性   抗菌性能  

摘要： 目的以多孔铁为基体,利用脉冲电沉积制备可降解多孔Fe@Fe-Zn复合材料骨组织工程支架,以期提高材料的降解速率和抗菌性能。方法通过调节脉冲频率,得到不同Zn含量的Fe-Zn合金层;使用电子探针、X射线衍射仪、扫描电镜来研究材料的元素含量、相组成和显微结构;通过压缩测试考察支架的力学性能;用体外浸泡来考察材料的降解性能;用浸提液培养分析材料对小鼠胚胎成骨细胞的黏附铺展和细胞活性的影响;用浸提液和直接培养来探究材料的抗大肠杆菌性能。结果随脉冲频率增加,合金中Zn含量减小;不同合金均为单一的α(Fe)相;电沉积组织致密,杂质含量低;Zn含量为7.5%(均以质量分数计)时,支架抗压屈服强度较多孔铁提升6%;复合材料的降解速率为0.44~0.48 mm/a,较多孔铁有显著改善;复合材料浸提液在稀释到25%(体积分数)时,表现出良好的细胞相容性,且随Zn含量增加,细胞活性增强;Zn含量为7.5%时,材料的抗菌性能最好。结论通过电沉积制备的Fe@Fe-Zn支架的腐蚀速率相较于多孔铁有明显提高。随合金层中Zn含量的增加,其细胞活性增强,抗菌性能提高。Fe@Fe-Zn有望发展为可广泛应用的可降解骨组织工程支架材料。

关键词： 聚氨酯微孔薄膜   表面形貌   调控   免疫微环境   生物相容性  

摘要： 目的 本研究拟制备一种具有微孔结构的聚氨酯(polyurethane, PU)薄膜的医用补片表层材料,并对PU微孔薄膜的材料学特性和生物学性能进行评价,以期提升盆底修复补片材料的临床适用性。方法 采用PU预聚体发泡技术制备表面具有微孔结构的PU薄膜,通过调节最佳PU预聚体异氰酸根指数(R值)和发泡环境相对湿度(relative humidity, RH),制备PU微孔薄膜。采用扫描电子显微镜观察PU微孔薄膜表面形貌,利用红外光谱、拉曼光谱和水接触角分析PU微孔薄膜的化学结构亲水性;体外评价PU微孔薄膜浸提液对L929小鼠成纤维细胞增殖的影响,并观察PU微孔薄膜对L929小鼠成纤维细胞黏附和形态的影响和对RAW264.7小鼠单核巨噬细胞的影响;使用Sprague Dawley(SD)大鼠评价PU微孔薄膜的体内免疫反应和组织再生。结果 PU预聚体R值=1.5,发泡环境RH=70%时PU薄膜形成明显的微孔,且均匀致密;与PU薄膜相比较,PU微孔薄膜的化学结构无明显改变,其水接触角[(55.7±1.5)°]低于PU薄膜[(69.5±1.7)°]和聚丙烯(polypropylene, PP)的水接触角[(104.3±2.2)°](P<0.05),显示出较强的亲水性;PU微孔薄膜浸提液具有良好体外生物相容性,可促进L929小鼠成纤维细胞增殖,同时PU微孔薄膜表面形态有利于L929小鼠成纤维细胞的黏附,细胞呈铺展生长,其表面形貌可以抑制RAW264.7小鼠单核巨噬细胞肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、白细胞介素(interleukin, IL)-1β分泌,促进IL-10、IL-4分泌,与24 h相比较,培养72 h时PU薄膜组和PU微孔薄膜组TNF-α、IL-1β表达水平降低,且低于PP薄膜组(P<0.05);其中,PU微孔薄膜组TNF-α和IL-10表达水平降低最明显;而IL-10、IL-4表达水平增加,且高于PP薄膜组(P<0.01),其中,PU微孔薄膜组IL-4表达水平增加最显著。PU微孔薄膜植入体内后植入微环境炎症较轻,未见明显的纤维囊形成,植入后60 d, PU微孔薄膜部分降解,膜中央出现大量的胶原纤维生长和肌肉形成。结论 PU微孔薄膜具有良好的亲水性和生物相容性,其表面形貌可调节增加细胞的黏附、调控RAW264.7小鼠单核巨噬细胞的功能以及促进组织修复,为女性盆底修复重建补片材料的设计提供了新思路。

关键词： Mg-Gd-Nd-Zr   加工硬化率   动态再结晶   临界应变  

摘要： 通过Gleeble-3800热模拟试验机对Mg-Gd-Nd-Zr镁合金进行了热压缩试验,热压缩温度为350~500℃,应变速率为0.003~1 s^(-1),应变为0.7。通过光学显微镜和透射电镜,并基于加工硬化率,研究了合金热变形过程中的动态再结晶行为。研究结果表明,合金热变形过程中呈现出典型的动态再结晶特征,并表现出明显的温度和应变速率敏感性。热压缩温度的升高和应变速率的降低,有利于动态再结晶。再结晶包含晶界弓弯形核,连续动态再结晶和第二相诱发形核三种机制。随着变形速率的增大以及温度的降低,合金的动态再结晶临界应变增大,且临界应变模型为ε_(c)=3.061×10^(-6)×Z^(0.2482)。

关键词： 镁合金   高温氧化   二氧化碳矿化   腐蚀防护  

摘要： 为改善镁合表面高温氧化膜性能,采用CO_(2)矿化技术对AZ80-0.38Nd(质量分数/%,下同)合金表面高温氧化膜进行了处理。对比考察了合金氧化膜CO_(2)矿化处理前后的微观形貌、结构及物相,并采用浸泡和电化学测试技术研究了膜层的腐蚀防护性能。结果表明,AZ80-0.38Nd合金表面高温氧化膜具有典型的裂纹与孔洞缺陷,CO_(2)矿化处理很好地修复了合金表面高温氧化膜缺陷,提高了氧化膜层的致密度,并在合金表面构筑由棒状MgCO_(3)·3H_(2)O和层片状4MgCO_(3)·Mg(OH)2·4H 2O组成的矿化膜。相比于氧化膜,矿化膜可将合金自腐蚀电位(E corr)由-1.41 V SCE提高至-1.33 V SCE,将合金自腐蚀电流密度(i corr)由1.62×10^(-4)A/cm^(2)减小至2.47×10^(-5)A/cm^(2)。此外,矿化膜还能将合金局部腐蚀转变为均匀腐蚀,呈现优异的腐蚀防护性能。

关键词： Ti−45Nb alloy   laser surface scanning   electrochemical properties   biocompatibility   cell morphology  

摘要： The Ti−45Nb(wt.%)alloy properties were investigated in relation to its potential biomedical *** surface modification was utilized to improve its performance in biological *** a result of the laser treatment,(Ti,Nb)O scale was formed and various morphological features appeared on the alloy *** electrochemical behavior of Ti−45Nb alloy in simulated body conditions was evaluated and showed that the alloy was highly resistant to corrosion deterioration regardless of additional laser surface modification ***,the improved corrosion resistance after laser treatment was evident(the corrosion current density of the alloy before laser irradiation was 2.84×10^(−8)A/cm^(2),while that after laser treatment with 5 mJ was 0.65×10^(−8)A/cm^(2))and ascribed to the rapid formation of a complex and passivating bi-modal surface oxide *** cytotoxicity and effects of the Ti−45Nb alloy laser surface modification on the MRC-5 cell viability,morphology,and proliferation were also *** Ti−45Nb alloy showed no cytotoxic ***,cells showed improved viability and adherence to the alloy surface after the laser irradiation *** highest average cell viability of 115.37%was attained for the alloy laser-irradiated with 15 *** showed that the laser surface modification can be successfully utilized to significantly improve alloy performance in a biological environment.

关键词： 铸造镁合金   数值模拟   凝固组织   铸件缺陷   力学性能   成形工艺  

摘要： 镁合金以其轻量化、高比强度和良好的阻尼性能在汽车、航空航天等领域应用广泛。数值模拟通过再现铸造成形过程中的各类宏观和微观物理过程,可以调控组织、减少缺陷、提高力学性能和优化铸造工艺参数。本文综述了铸造镁合金在枝晶和共晶凝固组织模拟,偏析、气孔和热裂等缺陷模拟,以及力学性能预测等方面的研究现状,简要介绍了近两年在铸造镁合金成形工艺模拟方面的研究进展。最后,指出了当前铸造镁合金数值模拟研究存在的问题及发展方向。

关键词： 偏析缺陷   WE43A镁合金   断口特征   耐腐蚀性能  

摘要： 通过金相显微镜和扫描电子显微镜观察、室温拉伸测试、四点弯曲疲劳测试及电化学测试等方法,研究了不同偏析等级对WE43A镁合金力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明,偏析组织主要以连续网格状Mg_(41)Nd_(5)相和较小颗粒状Mg_(24)Y_(5)相组成,且偏析主要分布在晶界位置。当偏析等级不大于PX4级时,WE43A镁合金的抗拉强度和塑性指标小幅度下降;当偏析等级大于PX4级时,其抗拉强度和塑性指标开始显著下降,抗拉强度、延伸率、断面收缩率分别最大下降约48%、81%、89%。偏析缺陷对WE43A镁合金的屈服强度和弹性模量影响不明显。疲劳寿命(lg)和疲劳极限最大下降比例约为33%和39%。随着偏析缺陷等级的增加,WE43A镁合金腐蚀电位从-1.573 V正移至-1.432 V,腐蚀电流密度从2.090×10^(-5)A/cm^(2)增加至2.467×10^(-3)A/cm^(2),其数量级跨度为2。WE43A镁合金在3.5ω%NaCl溶液中的腐蚀产物主要为MgO和MgCl_(2)。