关键词： 车载氢系统   镁合金   安全可靠   轻量化  

摘要： 为保证车辆的安全运行可靠,避免因气瓶支架断裂出现的安全隐患,要求车载储氢系统框架的强度较高,不仅要符合国标要求,还需保证车辆在碰撞过程中氢气不泄漏。文章以某燃料电池牵引车储氢系统框架为原型,采用镁合金代替钢质材料,分析镁合金是否能满足储氢系统框架强度的要求,同时实现整车轻量化目标,增大客户收益。

关键词： 大气等离子喷涂   Al-WC涂层   自冶金结合   去氧效应   耐腐蚀性   耐磨性  

摘要： 常规热喷涂工艺制备的金属涂层内的粒子界面弱结合导致其不能为基材提供长效的腐蚀防护,因此,采用大气等离子喷涂,实现粒子间的冶金结合,制备高致密Al-15%WC(体积分数)复合涂层。结果表明,由于WC颗粒中C元素的去氯效应,以及超高温熔滴(>1800℃)间的自冶金结合,在最优等离子喷涂条件下制备出无氧化物杂质的涂层。涂层的致密结构使其表现出优异耐腐蚀性能,其腐蚀电流密度比镁合金基体降低4个数量级,比纯铝块材降低2个数量级。WC硬质颗粒的添加使Al-WC复合涂层的耐磨损性能相较纯Al块材提高1个数量级。

关键词： Mg-Zn-Zr合金   阳极氧化   化学沉积   Ca-P涂层   耐蚀性能   制备  

摘要： 采用两步阳极氧化和化学沉积结合的方法,在钙/磷比为1.67的溶液中Mg-3wt%Zn-0.8wt%Zr合金表面制备了Ca-P生物涂层。分别采用XRD、SEM、划痕仪和光学显微镜表征分析涂层的物相成分、表面形貌、厚度和结合力,以及通过电化学工作站测定涂层材料的耐腐蚀性能。结果表明:Mg-Zn-Zr合金经过阳极氧化和化学沉积处理生成了Ca-P涂层,主要成分为磷酸氢钙(CaHPO_(4))、二水磷酸氢钙(CaHPO_(4)·2H_(2)O)和磷酸三钙(Ca_(3)(PO_(4))_(2));在沉积时间为48 h的条件下,形成的Ca-P涂层组织形貌致密均匀,与基体的结合力最好,且能使镁合金的腐蚀电位达到-1.181 V,腐蚀速率明显降低,达到了提高镁合金基体耐蚀性的目的。

关键词： Mg-Y-Nd-Zr-Gd合金   应变速率   力学性能   孪晶   滑移系  

摘要： 针对Mg-Y-Nd-Zr-Gd合金在室温条件下进行了常规应变速率(1×10^(-3)~1 s^(-1))以及超高应变速率(>1×10^(3) s^(-1))范围内的压缩形变测试,并对其力学响应以及微观组织演变进行了综合探究。结果显示,Mg-Y-Nd-Zr-Gd合金在两种应变速率范围内展现出迥异的形变特征。在常规应变速率范围内,不同应变速率下材料的力学性能特征相近,材料屈服之后加工硬化率持续下降。然而,当进入超高应变速率范围内时,材料的屈服点上升,并且加工硬化率出现平台并持续到材料断裂失效。常规应变速率下的主要形变机制为基面滑移以及拉伸孪晶,而超高应变速率下形变后出现大量的二次孪晶。通过IGMA分析发现,超高应变速率下等非基面滑移系被开动,高CRSS值滑移系的开动以及二次孪晶与复杂的非基面滑移的交互作用是Mg-Y-Nd-Zr-Gd合金超高应变速率下屈服点提升以及异常加工硬化的主要原因。

关键词： AZ31镁合金   反复镦挤变形   动态再结晶   织构   硬度  

摘要： 提出一种新的反复镦挤变形(RUE)方法。采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)和维氏硬度计分析不同变形温度对RUE变形AZ31镁合金显微组织和织构的影响。结果表明:经RUE变形后,AZ31镁合金组织局部细化至0.8μm,细化机制主要为连续动态再结晶(CDRX);随着温度的升高,首先形成平行于剪切面的基面织构,随后形成强度减弱的{11■0}<10■0>织构,最后形成{0001}<10■0>和{0001}<11■0>织构。基面和锥面位错滑移导致织构分裂。经RUE变形后AZ31镁合金的最大硬度较初始状态提高42.4%,主要原因是细晶强化和位错强化。

关键词： 镁合金   可降解   植入材料   表面改性   耐蚀性  

摘要： 镁及其合金作为新一代生物医用可降解材料,具有良好的经济性、力学性能、生物相容性、可降解性能,在骨科、心血管科、消化科等领域具有广阔的应用前景。镁合金具有较高的化学活性,因此其降解速率较快,力学性能的维持受限,植入时可能发生的细菌感染会引发炎症和腐蚀加速等问题,因此需要通过表面改性来制备多功能一体化的涂层。综述了医用可降解镁合金作为接骨板、螺钉、血管支架、胃肠吻合器、胆管支架等植入材料的应用现状及最新研究成果。讨论了医用可降解镁合金在植入生物体时面临的析氢、pH升高、腐蚀加速、力学性能衰减、稀土元素毒性及内膜增生等具体问题,在此基础上,考察了化学转化、等离子喷涂、微弧氧化、聚合物涂层等4种镁合金表面改性技术的最新研究动态。结合体内试验和体外试验,概述了表面改性对镁合金安全性、耐蚀性、抗菌性、生物相容性等方面的影响,并简要对比了几种表面改性技术的优缺点。最后展望了医用可降解镁合金表面改性技术的发展方向。

关键词： AZ31镁合金   双峰分离非基面织构   预变形   微观组织演化   塑性变形机制  

摘要： 为揭示双峰分离非基面织构AZ31镁合金板材预变形后的室温变形行为及微观组织演化规律,对该板材施加压下量5%的深冷轧制预变形,结合室温单轴拉伸和微观组织表征实验,研究预变形对制备板材力学行为及微观组织演变的影响。结果表明,沿轧制方向(RD)试样的初始屈服强度和断裂延伸率较未预变形试样分别提升212.5%和降低56.9%。沿板材横向(TD)试样的初始屈服强度和断裂延伸率较未预变形试样分别降低6.7%和提升37.9%。不同方向试样初始屈服强度的差异主要是由于TD试样中TD织构组分所对应的晶粒比RD试样中双峰分离非基面织构组分所对应的晶粒更容易激活基面滑移。断裂延伸率的差异主要是由于在RD试样中,{1012}拉伸孪晶的扩张受到抑制,会较早出现{1011}压缩孪晶,而在TD试样中,{1012}拉伸孪晶可以有效扩张,且后期出现一定数量的{1011}-{1012}双孪晶来承载/协调塑性应变。

关键词： 纤维桩   弯曲强度   抗弯模量   生物相容性   高温高压蒸汽灭菌  

摘要： 背景竹纤维是一种产量丰富的天然植物纤维,其力学性能可与玻璃纤维相媲美,是一种临床应用前景广阔的生物材料。目的研发一种低模量高强度的竹纤维复合材料作为牙科纤维桩材料。方法采用树脂传递模塑法制备竹纤维复合材料,将竹纤维复合材料随机分为两组,分别用于力学性能实验和生物相容性实验。力学性能实验分为对照组和灭菌组,对照组未灭菌,灭菌组通过121℃和2.2 MPa的高压灭菌器灭菌30 min。高精度微力学试验机分析灭菌前后竹复合材料的力学性能变化和断裂形式的荷载-位移曲线变化。扫描电子显微镜观察灭菌前后竹复合材料的表面形貌和断裂形貌。生物相容性实验包括CCK-8细胞毒性实验、细胞周期和凋亡实验、溶血实验。CCK-8细胞毒性实验分为阴性对照组、空白对照组和浸提液组,阴性对照组为正常培养基培养的细胞,空白对照组为无细胞的正常培养基,浸提液组为制备不同浓度(25%、50%、75%、100%)的竹纤维复合材料浸提液;细胞周期实验分为阴性对照组和处理组,阴性对照组为正常培养基培养的细胞,处理组为100%浓度的浸提液;细胞凋亡实验分为对照组和处理组,对照组为正常培养基培养的细胞,处理组为100%浓度的浸提液;溶血试验为实验组、阴性对照组和阳性对照组,实验组为100%浓度的浸提液,阴性对照组为0.9%氯化钠注射液,阳性组为蒸馏水,进一步验证竹纤维复合材料的生物相容性。结果未灭菌的对照组与灭菌组相比,弯曲模量[(9±2)GPa vs(11±4)GPa]和弯曲强度[(498±95)MPa vs(496±30)MPa]差异均无统计学意义(P>0.05)。载荷-位移曲线显示,未灭菌的对照组相比灭菌组有较好的断裂模式,未灭菌的对照组呈梯度破坏,灭菌组呈脆性断裂。扫描电镜显示,未灭菌的对照组和灭菌组的纤维和树脂表面形貌结合较好;未灭菌的对照组的断裂形貌为纤维拔出,灭菌组的断裂形貌为树脂基体的整体断裂。CCK-8结果显示,在短期内竹纤维复合材料100%浓度的浸提液吸光度值与阴性对照组相比,差异有统计学意义(P<0.01),100%浸提液的增殖能力最强。细胞周期结果显示,100%浓度的浸提液在第5天有较好的细胞增殖周期,与阴性对照组相比,差异无统计学意义(P>0.05)。细胞凋亡结果显示,100%浓度的浸提液在第5天无诱导细胞凋亡的作用,与阴性对照组相比,差异无统计学意义(P>0.05)。溶血试验表明,实验组竹纤维复合材料浸提液的溶血率为2.69%,溶血率<5%,与阳性对照组相比,差异有统计学意义(P<0.01)。结论灭菌前后的竹纤维复合材料力学性能相对稳定,且该复合材料具有良好的生物相容性,具有制备牙科纤维桩材料的潜力。

关键词： AZ31镁合金   非对称交叉轧制   微观组织  

摘要： 采用金相显微镜、背散射电子衍射仪(EBSD)研究了对称交叉轧制和非对称交叉轧制对AZ31镁合金微观组织的影响。结果表明:非对称交叉轧制在晶粒细化方面明显优于对称交叉轧制。经4道次非对称交叉轧制退火后,AZ31镁合金平均晶粒尺寸为10μm,而经4道次对称交叉轧制后AZ31镁合金平均晶粒尺寸为20μm。与对称交叉轧制AZ31板材相比,非对称交叉轧制AZ31板材(0002)基面织构强度较低,且极轴偏离ND方向20°左右。

关键词： 镁合金   焊接工艺   形貌分析  

摘要： 镁合金材料的优良性能使其具有广阔的发展前景。文中采用氩弧焊、冷焊、激光焊3种不同的焊接方法对镁合金进行焊接,通过对焊接接头进行形貌分析可知,激光焊可获得优异的接头性能,这为镁合金结构件的连接提供技术支持。