关键词： 镁合金   柱状晶取向   加载方式   拉伸孪生   压缩孪生  

摘要： 利用定向凝固技术,制备了生长取向为〈2110〉的柱状多晶Mg-6.3Gd合金和生长取向为〈3214〉的柱状多晶Mg-8.2Gd合金,并研究加载方式(拉伸、压缩)、柱状晶取向与力学性能之间的相关性。结果表明:拉伸载荷下,〈2110〉取向柱状晶的基面〈a〉滑移Schmid因子(Fs)低于0.051、柱状晶内启动{1011}压缩孪生协调应变,因此,Mg-6.3Gd合金屈服强度较高(为176 MPa),但伸长率仅8%;〈3214〉取向柱状晶的基面〈a〉滑移Fs高于0.46、柱状晶内启动{1012}拉伸孪生协调应变,因此,Mg-6.3Gd合金屈服强度较低(为57 MPa),但伸长率达到22%。压缩载荷下,两种取向合金启动{1121}和{1012}两种拉伸孪生协调应变,具有较高的形变硬化能力,抗压强度(分别为309 MPa和301 MPa)较屈服强度分别提高214 MPa和219 MPa,且具有较高的塑性。

关键词： 微弧氧化   镁合金   能耗   耐蚀性  

摘要： 微弧氧化可提高镁合金表面的耐腐蚀性,但微弧氧化存在能耗高的不足,限制其在镁合金部件上的大规模应用。为降低微弧氧化的能耗,采用脉冲微弧氧化电源在AZ31B镁合金表面制备微弧氧化膜层,通过盐雾实验、电化学测试、扫描电镜等表征手段,研究恒流模式下电参数(频率、占空比、电流密度)对膜层单位能耗和耐蚀性能的影响。结果表明,频率对膜层单位能耗影响较小,但频率越高,膜层耐蚀性能越好;占空比对能耗的影响比较明显,随占空比的升高,膜层单位能耗减小,但耐蚀性能降低;电流密度也显著影响能耗,电流密度越大,膜层单位能耗越大,但电流密度变化对膜层的耐蚀性能影响较小。

关键词： 镁合金   弯曲   回弹   预测   控制  

摘要： 镁合金是最轻的工程金属材料,在新能源汽车、航空航天等领域具有广阔的应用前景,而在这些领域中广泛存在弯曲变形。但镁合金弹性模量较低,室温弯曲成形回弹量大且不易控制,严重影响构件成形精度和后期服役性能,精确预测和控制镁合金回弹仍是目前亟待解决的重要问题。近年来,为了提高镁合金的成形精度,并扩大其工业化应用,各国学者针对镁合金板材弯曲回弹预测及控制方法进行了大量研究。本文综述了镁板弯曲回弹预测与控制的最新研究进展,介绍了常见的镁合金回弹预测手段,对比分析了镁合金回弹的影响因素与控制方法,最后对镁板弯曲回弹未来研究重点进行了展望。

关键词： 刀—屑摩擦   ZM5镁合金   切削参数   切削温度   VFRIC摩擦子程序  

摘要： 刀—屑摩擦特性对镁合金切削过程中的切削力、切削温度及刀具磨损有较大影响。基于刀—屑接触区的摩擦理论,结合有限元仿真技术,构建考虑切削参数以及温度影响的ZM5刀—屑摩擦理论模型。根据所构建的模型,在ABAQUS软件提供的用户VFRIC子程序接口中编写ZM5镁合金摩擦子程序,并将其应用于仿真模拟。结果表明,仿真获得的切削力、切削温度与实验值的误差均在合理范围内,证实本文所构建的ZM5镁合金刀—屑摩擦模型具有较好的准确性。

关键词： 医用镁合金   生物可降解性   镁合金涂层   腐蚀   抗菌性  

摘要： 近年来,可降解生物医用材料得到迅猛发展,金属镁及其合金具备相比其他医用金属合金更为优异的生物可降解性和相容性,受到越来越多国内外研究人员的关注。但镁和镁合金在空气中和体液内腐蚀速度过快的缺点,限制了其在医用植入物领域的应用,并且其抗菌性也是一个较为复杂的问题。本文概述了近年来国内外医用镁合金涂层抗菌性的研究状况,着重介绍了镁基银离子抗菌涂层、铜离子抗菌涂层、锌离子抗菌涂层和其他抗菌涂层的抗菌原理和研究进展,最后总结归纳,并对未来镁合金涂层抗菌性能研究的新方向提出展望。

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： 金属/陶瓷   磁控溅射技术   复合涂层   过渡层   表面制备   耐磨损性   耐腐蚀性   耐磨性能  

摘要： 利用磁控溅射技术制备金属/陶瓷复合薄膜可以改善零件的绝缘、耐蚀、耐磨等性能。本文综述了磁控溅射技术制备金属和金属/陶瓷复合薄膜的研究现状。简要地探讨了不同类型薄膜的耐腐蚀性和耐磨损性,重点分析了工艺参数以及过渡层对薄膜组织结构和耐蚀耐磨性能的影响。最后展望了未来磁控溅射技术制备金属/陶瓷复合薄膜的发展趋势。

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： 镁合金   微观结构   复合涂层   涂层附着力   矿化处理  

摘要： 镁及其合金因为其低密度应用于诸多领域,但镁合金耐腐蚀性较差。环氧树脂作为一种优良的耐腐蚀涂层广泛应用于镁合金表面,但环氧树脂附着力有待提升。本文采用一种新的矿化方法,系统研究在Mg⁃3Nd合金表面添加环氧树脂/矿化膜复合涂层对力学性能的影响和环氧树脂/矿化膜复合涂层与单层的环氧树脂涂层在Mg⁃3Nd合金表面附着力的变化。研究结果表明:通过拉伸试验可以得知,Mg⁃3Nd合金与表面添加环氧树脂/矿化膜复合涂层的Mg⁃3Nd合金的力学性能强度差距不足1%;通过对涂覆环氧树脂/矿化膜复合涂层与单层的环氧树脂涂层的Mg⁃3Nd合金进行不同拉伸程度测试,可以发现环氧树脂/矿化膜复合涂层的附着力要大于单层环氧树脂涂层;在拉脱实验中环氧树脂/矿化膜复合涂层的抗拉脱性能是环氧树脂涂层的4.84倍,证明合金表面的环氧树脂/矿化膜复合涂层具有优异的附着力。

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。