关键词： AZ31镁合金   高速冲击   孪晶   流变行为   Johnson-Cook本构模型  

摘要： 为了研究高速冲击载荷下预变形AZ31镁合金的高温流变行为和组织演变过程以及构建能够准确预测高温流变行为的本构模型,采用霍普金森压杆技术,对预变形AZ31镁合金进行应变速率分别为2150 s^(−1)、3430 s^(−1)、4160 s^(−1),变形温度分别为150℃、200℃、250℃、300℃、350℃的高温冲击试验。结果表明:在相同应变速率下某些温度区间内,由于孪晶强化、细晶强化和升温软化三者共同作用,流变应力出现随温度升高下降幅度不明显的现象;随着变形温度的升高,其组织呈现交叉孪晶、变形剪切带、转变剪切带、完全再结晶的转变;引入孪晶强化项修正Johnson-Cook本构模型,修正后的Johnson-Cook本构模型可以准确地预测出孪晶对流变行为的影响,同时通过计算得到相关系数(R)为0.9744,平均相对误差(E)为4.51%,表明所修正的模型能够较好地描述预变形AZ31镁合金的高温流变行为。

关键词： 镁合金   表面处理   润湿性   纤维金属层板   层间剪切强度  

摘要： 采用扫描电子显微镜(SEM)、短梁弯曲法对采用不同表面处理镁合金制备的玻璃钢/镁合金复合板(Glass Fiber Reinforced Plastic/Magnesium Laminate,GFRP/Mg)的界面形貌和层间剪切强度进行了观察、测试和分析。结果表明,经磷酸盐处理和高锰酸盐处理后,镁合金的表面自由能分别比仅打磨处理提高了约53.7%和64.6%,其表面润湿性得到了明显改善。但镁合金表面处理对GFRP/Mg复合板的层间剪切强度影响较小,采用三种不同表面处理镁合金制备的GFRP/Mg复合板的层间剪切强度相近。相对地,GFRP/Mg复合板的层间剪切强度受镁合金表面粗糙度的影响更大一点。当镁合金的表面粗糙度为0.92μm时,GFRP/Mg复合板的层间剪切强度比镁合金表面粗糙度为0.23μm时提高了13%左右。GFRP/Mg复合板的层间剪切失效主要以界面粘接破坏为主。

关键词： 循环镦粗挤压   ZK60镁合金   有限元   微观组织   力学性能  

摘要： 通过有限元模拟及一种新型变形均匀性评价方法,对循环镦挤成形模具结构与工艺参数进行了优化,在此基础上,针对ZK60镁合金开展了3道次循环镦粗挤压试验,并利用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和拉伸试验等手段研究了变形过程中的组织演变及其力学性能响应。结果表明,变形温度为380℃、模具入口角为60°时,合金变形均匀性最佳;随着道次的增加,组织细化明显,边部和芯部的平均晶粒尺寸分别从68.2和78.8μm(第1道次)细化至24.5和26.5μm(第3道次),第二相尺寸随道次增加逐渐减小,3道次变形后,尺寸约为300~500 nm的细小析出相均匀分布在细晶区,材料各部位的抗拉强度均大于270 MPa,伸长率大于20%;变形均匀性调控效果明显,边部和芯部强度差从15.4 MPa(第1道次)减小至4.1 MPa(第3道次),塑性差从5%左右(第1道次)缩小到2%以内(第3道次);合金初始态的断口断裂形式为以解理断裂为主的脆性断裂,变形后边部和芯部断口的断裂形式分别从脆性断裂和准解理断裂(第1道次)向以韧窝形式为主的韧性断裂(第3道次)逐渐统一。

关键词： WE43镁合金   热处理   显微组织   力学性能  

摘要： 采用低压铸造制备了WE43镁合金,使用OM、SEM、EDS研究了热处理前后合金的显微组织及元素分布情况,并对其力学性能进行测试,分析热处理对其力学性能的影响。结果表明,WE43镁合金铸态组织主要由α-Mg基体和晶界上的Mg_(24)Y_(5)共晶相组成。经过520℃×10h+225℃×14h热处理后,WE43镁合金主要由α-Mg基体、方块相团簇、少量残余Mg_(24)Y_(5)共晶相及针状的时效析出相组成。与铸态合金相比,热处理后WE43镁合金的抗拉强度和屈服强度显著提高,分别达到305.9 MPa和191.8 MPa,但伸长率下降至3.1%。

关键词： AZ31镁合金   孪生   织构   高应变速率   变形机制  

摘要： 采用分离式霍普金森压杆(SHPB)测试预孪晶AZ31镁合金板材在应变速率分别约为800、1200和1600 s−1时的动态真应力−真应变曲线。通过自编程软件及电子背散射衍射(EBSD)技术分析预孪晶试样在高应变速率前后微观组织和织构的演变。结果表明:沿横向(TD)预压缩后再沿着轧制方向(RD)复合预压缩可促进AZ31镁合金板材中多孪晶变体及二次拉伸孪晶的激活。对于沿TD方向一次预压缩的试样,其法向(ND)高应变速率下的屈服强度急剧下降,这主要是由于退孪生的启动。然而,对于沿TD+RD复合预压缩试样,由于{1012}−{1012}二次孪晶和大量交叉孪晶变体的形成可以有效抑制退孪生行为,一定程度上提高了AZ31镁合金ND方向的屈服强度,并且拉伸孪晶的形成能够便利于启动更多的滑移系,改善了镁合金板材ND方向的塑形变形行为。

关键词： 缺失牙   人工合成   植入物   生物相容性   固位   骨结合种植体   骨内   骨种植体  

摘要： ①泛指具有生物相容性、替代缺失组织和器官的人工合成植入物。②泛指为缺失牙或颅颌面修复体提供支持和/或固位的骨内、骨膜下和穿下颌骨种植体。③为骨内根形骨结合种植体的简称.

关键词： 高纯镁   镁-1钙合金   细胞活力   肌肉植入   生物相容性  

摘要： 目的探讨高纯镁和镁-1钙合金2种镁基材料的体内外生物相容性,为其临床应用提供安全性数据。方法选择高纯镁和镁-1钙合金2种镁基材料,参照ISO 10993系列标准,开展细胞毒性、遗传毒性、皮内反应、致敏性、急性全身毒性和26w肌肉植入后组织反应的研究,探讨细胞活力的影响因素,评价其生物相容性。结果高纯镁和镁-1钙合金的细胞存活率分别为(70.5±5.7)%和(54.1±3.8)%,调节pH值为7.4后,2种材料的细胞存活率均有所增加。高纯镁和镁-1钙合金均未诱发鼠伤寒沙门氏菌的体外基因回复突变、未引起体外哺乳动物细胞L5178Y TK^+/-的TK基因突变和染色体诱变、未引起小鼠急性全身毒性反应、皮肤过敏和皮内反应;植入后26 w对局部肌肉组织均无明显的刺激作用。结论在本试验条件下,高纯镁的细胞存活率优于镁-1钙合金,Mg^2+的释放不是影响其细胞活力的单一因素,在一定的Mg^2+浓度范围内,细胞活力可能更依赖于其酸碱环境;2种镁基材料无遗传毒性、无急性全身毒性、无刺激性和致敏性,具有良好的组织相容性。

关键词： AZ80+0.4%Ce镁合金   热处理   减振系数   阻尼性能   抗拉强度  

摘要： 采用了Box-behnken试验设计方法,确定了设计变量的取值范围,完成了目标函数(抗拉强度和减振系数)回归方程分析,系统地研究了固溶和时效制度分别对AZ80+0.4%Ce镁合金阻尼性能的影响。结果表明:时效温度为抗拉强度主效应因素,影响减振系数的主效应因素是时效时间。热处理最佳优化参数为410℃×2.5 h+193℃×17.5 h,对应的响应值:抗拉强度为266.72 MPa,减振系数为0.176。对优化后的热处理方案进行试验验证,合金在最佳热处理参数下的抗拉强度实际达到271.4 MPa,减振系数为0.245。

关键词： MXenes   2D材料   电化学传感   电流型传感   电阻传感   生物相容性  

摘要： 二维(2D)材料MXenes独特的结构、组成和物理化学特性,使其成为继石墨烯之后2D材料研究领域又一种“明星”材料。MXenes的应用范围从机械、光学、电子、储能等领域扩展到生物医学、环境保护等。这主要是由于其具有大比表面积、高导电性、丰富的表面功能基团、良好的生物相容性,以及可利用各种聚合物或纳米颗粒进行表面功能化,使其有望应用于精准的生物传感、有毒气体和液体污染物传感监测平台。目前,MXenes材料在传感领域的研究主要集中于电流型生物传感、生物/气体电阻传感和压电传感等。在生物电化学传感中,MXenes材料主要用作蛋白质、生物酶、生物发光材料等的固定化基质,以利用其大比表面积、高导电性的特性,提高电子传质效率和速率,从而达到提高传感灵敏度、降低检测限的目的;生物/气体电阻传感是基于MXenes材料对外来吸附分子(生物分子或气体分子)造成的电导率扰动的灵敏性反映,而MXenes材料对外来生物分子或气体分子的吸附是基于其丰富的功能基团(主要为-OH、-F、-O、-Cl等)与这些分子之间的相互作用;压电传感方面的研究主要集中于便携式或可穿戴式压电传感器,MXenes受应力作用,其层间距发生变化,导致其电导率发生变化而产生电信号。可见,在传感器的应用中,人们利用的是MXenes材料的大比表面积和导电性以及表面功能基团。但是,MXenes材料的导电性受表面功能基团的影响,这些基团在一定程度上会降低MXenes的导电性,甚至某些基团使其变为半导体,这不利于传感器高导电性的要求。事实上,功能基团和高电导率是一对矛盾体,研究工作需要在两者之间寻找最佳平衡点。另外,不同的功能基团对不同元素类型的MXenes材料的导电性影响也存在差别。因此,研究者在研究利用进一步的功能化修饰电极(例如修饰贵金属纳米粒子、碳纳米管等)来克服电导率的问题的同时,也在积极寻求更适合传感的不同元素类型的MXenes材料。本文简要概述了MXenes材料的制备、结构、性能研究进展,重点综述了为生物医学、环境保护应用而设计的MXenes传感器的构建及其最新研究进展,包括电流型生物传感、可穿戴式生物传感、MXenes还原电化学传感、生物电阻传感、气体电阻传感、压电/应变传感等。本文还讨论了MXenes材料在传感领域应用面临的困难和挑战。希望本文能在MXenes传感器的开发及应用中为研究者提供有益的指导和帮助。

关键词： 稀土元素Y   铸造AZ81镁合金   微观组织   力学性能  

摘要： 稀土元素对镁合金铸造性能的影响与添加的稀土元素含量有直接关系。本文研究了不同含量的Y元素对AZ81镁合金组织中晶粒和第二相结构的分布规律。采用拉伸试验研究了铸造AZ81镁合金试样在室温和170℃的力学性能。结果表明,元素Y的加入可以有效细化铸造AZ81镁合金的晶粒组织,且细化效果随着Y元素含量的增加而逐渐加强。当Y元素含量达到1.5%时,细化效果达到最大。随着稀土元素Y的加入,AZ81镁合金的室温和高温(170℃)强度都获得了明显的提升,且屈服强度和抗拉强度随Y含量的增高均呈现出了先增加后降低的趋势,当Y的含量为1.5%时达到最大。