关键词： 胃肠肿瘤   镁合金   可吸收   吻合钉   腐蚀速率  

摘要： 目的:本研究旨在探索Mg-2Zn-0.5Nd合金在胃肠肿瘤外科手术中的应用潜力,对Mg-2Zn-0.5Nd材料学基础性能、体内外腐蚀性能、腐蚀速率、体内生物相容性进行全面的研究分析和评价。研究方法:本研究用拉拔与退火相互结合的方法制备直径0.3mm的Mg-2Zn-0.5N合金细丝。我们通过拉伸实验、爆破压实验、电化学腐蚀实验,测得该合金的抗拉强度、延伸率、爆破压力、腐蚀电压与腐蚀电流,评估该合金的力学性能与耐腐蚀性。接下来我们进行了体外引流液浸泡实验来进一步研究Mg-2Zn-0.5Nd的腐蚀情况。通过收集临床毕II式根治术术后患者腹腔脾窝、胃内、十二指肠残端三种不同位置的引流液来分别进行体外浸泡实验,测定镁离子的析出量,计算镁合金的腐蚀速率。此外用扫描电镜观察在体外条件下,镁合金腐蚀方式与该合金表面的腐蚀情况,探讨镁合金腐蚀的腐蚀行为。最后,我们通过动物实验来研究Mg-2Zn-0.5Nd合金的体内腐蚀情况、生物相容性与其在体内的炎症反应情况。动物实验是在动物胃壁与肠壁上缝合Mg-2Zn-0.5Nd合金细丝,用于检测和评价镁合金在体内的生物安全性与炎症反应。本实验将镁合金金属丝缝合在新西兰兔胃壁与肠壁上,通过对实验动物的金属缝合物周围组织进行HE染色,来观察分析病理切片,来评估镁合金材料在植入期间对动物胃肠壁局部组织的影响,通过沿耳缘静脉抽取兔子血液并进行Mg等金属离子及ALT等生化指标检验,来分析镁合金材料在植入期间对动物身体机能的影响;同时对植入金属丝进行电镜扫描和对实验动物进行CT断层扫描,分析镁合金在兔体内的降解与吸收情况。研究结果:Mg-2Zn-0.5Nd合金的极限抗拉强度为256MPa,伸长率为12.56%,吻合口的拉力达到16.8N,吻合后爆破压达到17KPa,镁合金的腐蚀电压为1.750V,腐蚀电流密度为133.0 u A/cm2,结果表明Mg-2Zn-0.5Nd具有良好的耐腐蚀性与力学性能,且其制成的吻合钉吻合后能够给吻合口提供足够的机械支撑同时通过体外引流液浸泡实验说明镁合金的可降解性,镁合金在三种引流液的体外腐蚀速度表现为不同位置的腐蚀速率与变化并不相同,但体外腐蚀速率均过快。体外腐蚀电镜扫描的结果说明镁合金的腐蚀方式为表层多起点腐蚀,逐步向深层扩散,边腐蚀边剥脱。动物实验、金属离子等生化指标检验与病理组织学分析证实镁合金具有良好的生物安全性、相容性及良好的降解性能,体内的腐蚀速度缓慢。同时CT断层扫描与体内腐蚀电镜扫描观察腐蚀行为与体外腐蚀电镜扫描一致,均表现为由表层多点位开始腐蚀,逐渐深层扩散且剥脱腐蚀产物。研究结论:Mg-2Zn-0.5Nd合金细丝极限抗拉强度为256MPa,伸长率为12.56%,吻合口的拉力达到16.8N,具有优秀的力学性能。Mg-2Zn-0.5Nd合金吻合的吻合口的破裂压力约为17KPa,远远高于YY 0245-2008标准的规定。Mg-2Zn-0.5Nd合金腐蚀电压为1.750V,腐蚀电流为133.0 u A/cm,具有优秀的耐腐蚀性,能够满足临床对于吻合钉的要求。动物实验,病理组织的HE染色分析,生化检验结果说明Mg-2Zn-0.5Nd合金具有极高的生物安全性与生物相容性。体内外的腐蚀实验与CT断层扫描说明Mg-2Zn-0.5Nd合金多点腐蚀,逐步加深且腐蚀产物剥脱扩散的腐蚀方式。体外引流液浸泡实验与动物实验体内腐蚀实验表现的腐蚀速率截然不同,体内腐蚀实验腐蚀速率缓慢,而体外引流液腐蚀实验腐蚀速率过快,也许是体内外Mg-2Zn-0.5Nd合金所处微环境不同导致的。在体外的腐蚀实验不具备动物体内腐蚀实验所拥有的稳定,平衡的微环境,因此导致腐蚀速率的不同。综上所述,Mg-2Zn-0.5Nd合金有作为胃肠肿瘤外科手术中可降解吻合钉的巨大潜力。

关键词： 大气压低温等离子体射流   刺激响应型凝胶   电阻抗谱   生物相容性  

摘要： 利用大气压低温等离子体射流直接处理甲基丙烯酸-2-羟乙酯(HEMA)与甲基丙烯酸二乙氨基乙酯(DEAEMA)单体的混合液从而得到刺激响应型凝胶.这种等离子体聚合凝胶的产生无需偶联剂或引发剂.X射线光电子能谱仪(XPS)分析结果表明这种等离子体聚合凝胶保留了两种单体的功能团.接触角和表面能的测量计算说明这种凝胶具有可稳定保持的亲水性.电阻抗谱分析显示这种凝胶具有可逆pH响应特性.体外细胞毒性实验证明凝胶具有良好的生物相容性和安全性,可以显著增强骨肉瘤细胞MG63的贴附和增殖.

关键词： 镁合金   负差数效应   异常析氢   电化学腐蚀   阳极溶解  

摘要： 目前,产品轻量化的发展成为了时代的主流,而镁及镁合金由于具有密度低,质量轻,比强度高,弹性模量大,减震性能好,铸造性能优异等优点,受到了广泛的关注和研究。然而,阻碍镁合金发展和广泛应用的主要障碍是镁合金的耐蚀性能差和复杂的溶解行为。因此,阐明镁及其合金腐蚀的机理对于设计耐蚀镁合金和扩大镁合金应用范围都具有重要意义。本文以Mg-x In(x=0.5,1,1.5 wt.%)、Mg-x Zn(x=1,1.5,2 wt.%)、Mg-x Sn(x=1.5,2,5 wt.%)合金为研究对象,采用动电位极化法分析了不同合金元素及其含量对镁合金腐蚀行为的影响,利用恒电流极化以及实时收集氢气实验对镁合金的电化学腐蚀行为进行了定量分析,通过扫描电子显微镜等表面分析技术研究了镁合金阳极恒电流极化后的腐蚀形貌,结合Tafel外推法定量分析了合金元素对镁合金负差数效应的影响。主要的研究结果如下:(1)动电位极化结果分析表明,在Mg中添加In元素可以提高镁合金在0.1 M Na Cl溶液中的耐蚀性能,且随着In含量的增加,耐蚀性能提高,其中固溶态Mg-1.5In合金的耐蚀性能最佳。Zn固溶在镁基体中可以在一定程度上提高镁合金在0.1 M Na Cl溶液中的耐蚀性能,其中固溶态Mg-1.5Zn合金的耐蚀性能最佳,但耐蚀性能不如固溶态Mg-In合金。随着固溶在镁基体中Sn含量的增加,Mg-Sn合金的耐蚀性能逐渐降低,其中Mg-1.5Sn合金的耐蚀性最好,但不如固溶态的Mg-1.5In合金以及固溶态Mg-1.5Zn合金。(2)固溶态Mg-In、Mg-Zn、Mg-Sn合金在阳极恒电流极化过程中均存在较为强烈的异常析氢现象。通过计算析氢反应交换电流密度(i)可知,在阳极极化过程中,镁合金的析氢速率随i的增加而增加,而i反应了合金表面的催化活性。因此,在阳极极化过程中合金表面催化活性的增强是导致镁合金负差数效应的原因。通过分析合金表面腐蚀产物的覆盖率和腐蚀后表面阴极动力学可知,腐蚀产物不是导致镁合金出现负差数效应的主要原因。(3)对于Mg-In合金,阳极恒电流极化过程中测得的析氢速率明显依赖于Mg合金中In的浓度,异常析氢的速率随In含量的增加而降低,其中固溶态Mg-1.5In合金的速率最低。随着In含量的增加,镁合金的析氢反应交换电流密度逐渐降低,结合催化活性增强机理,说明In元素可以抑制镁合金的负差数效应。Mg-Zn合金的研究结果也表明,随着Zn含量的增加,抑制了镁合金的负差数效应。而在Mg-Sn合金中,随着Sn含量的增加,镁合金的析氢反应交换电流密度逐渐增大,表明合金表面的催化活性增大,对镁合金负差数效应的抑制能力降低。(4)在整个阳极电流密度范围内,固溶态Mg-In合金的析氢反应交换电流密度最低,其次是固溶态Mg-Zn合金,而固溶态Mg-Sn合金最高。抑制镁合金负差数效应的能力按照Mg-Sn

关键词： 镁合金   电沉积   铝镀层   添加剂   热处理  

摘要： 镁合金具有质轻、比强度和比模量高、加工性、减震性和抗冲击性好、环保易回收和电磁屏蔽性能良好等优点,广泛应用于军事、航空、汽车、电子通讯等诸多重要领域。但是,镁合金较差的耐腐蚀性和耐磨性严重制约了镁合金在材料领域的广泛应用。采用电沉积法在镁合金表面制备铝镀层,提高镁合金的耐腐蚀性和力学性能,保留了镁合金优异的综合性能,极大拓展了镁合金的应用领域。然而,镁合金表面电沉积铝镀层时,存在两个严重影响铝镀层质量的问题:(1)电沉积铝镀层枝晶化严重,不能得到平整致密的镀层,造成铝镀层质量不理想;(2)由于镁合金化学性质非常活泼,表面氧化膜很难彻底除去,得到的铝镀层和镁合金基体之间的结合力差,容易剥落。基于此,本论文主要针对镀层质量和结合力展开以下三个方面的研究:(1)电沉积工艺:通过向电解液中添加不同的添加剂,碘化钠(Na I)和四甲基氯化铵(TMACl),研究添加剂对镀层组织结构和电解液挥发速率的影响,探究添加剂的作用机理;(2)镁合金前处理:研究镁合金基本前处理和浸锌工艺对电沉积铝镀层组织结构和性能的影响;(3)镀层热处理:在电沉积后对铝镀层进行热处理,研究热处理对镀层的组织和性能的影响。本论文明确了在Al Cl-Na Cl-KCl(80-10-10 wt.%)无机熔盐电解液中电沉积铝过程的机理,阐释了热处理过程的相演变规律以及镀层对镁合金的腐蚀防护机理。主要的研究内容和结论具体如下:研究了Al Cl-Na Cl-KCl无机熔盐电解液的性质及电沉积过程发生的电化学反应,使用电化学分析测试技术研究了Na I对循环伏安曲线的影响,发现Na I能够增加阴极极化,抑制阴极表面铝离子还原反应,有助于形成平整致密的铝镀层;研究了Na I对金属铝形核/长大机理的影响,Na I添加剂不能改变铝在阴极表面的三维“瞬时形核”形核方式,但Na I添加剂可以有效地改善电沉积铝镀层的形貌。在添加10 wt.%的Na I以后,电沉积得到的铝镀层表面颗粒尺寸均匀细小,颗粒尺寸从5～8μm减小到2～3μm,说明Na I具有细化颗粒的作用;Na I的添加促进铝原子沿着(220)晶面排布,导致在Al Cl-Na Cl-KCl无机熔盐电解液中电沉积制备的铝镀层出现(220)织构的择优取向。研究了单独添加TMACl以及复合添加Na I和TMACl两种添加剂对电沉积过程及铝镀层组织结构的影响,结果表明:在单独添加TMACl后,Al Cl-Na Cl-KCl无机熔盐电解液的挥发性显著降低,但对电沉积铝镀层的形貌影响不大;复合添加Na I和TMACl两种添加剂后,既抑制了电解液的挥发,又优化了镀层的形貌,显著改善镀层质量;复合添加Na I和TMACl两种添加剂后,在同一电势值时,扩散速率减小,形核密度有所降低。添加1 wt.%TMACl和10 wt.%Na I作为复合添加剂的实验结果表明,电解液挥发造成的损失率降低为原来的30%,铝镀层表面变得更加紧实致密,呈现出平整的“树皮状”结构,铝镀层表面颗粒分布均匀,颗粒尺寸进一步减小,平均颗粒尺寸约为2μm。研究了镁合金表面电沉积铝镀层工艺流程中机械打磨、碱性除油、酸性浸蚀和活化处理对镁合金表面形貌、组织结构的影响。结果表明,不同的浸锌时间得到的浸锌层都具有良好的均匀性和连贯性。在浸锌后的镁合金表面进行电沉积,均可以得到平整致密的铝镀层,平均颗粒尺寸约为4～6μm。镁合金基体、浸锌层以及电沉积铝镀层两两之间结合紧密,具有良好的结合力;在不同厚度浸锌层上的电沉积铝镀层都具有良好的耐腐蚀性,与镁合金基体相比,腐蚀电位正向移动了约0.24 V,腐蚀电流减小了约60μA·cm,降低了一个数量级。研究了不同厚度浸锌层对镁合金表面铝镀层热处理后的形貌、组织结构和性能的影响。热处理后,镁合金表面形成两种不同的金属间化合物:MgAl和MgAl。热震实验表明,热处理后镀层和镁合金基体之间具有较强的结合力;随着浸锌层厚度的增加,MgAl的厚度逐渐减小,MgAl的厚度逐渐增加,镀层的总体厚度基本保持不变;随着浸锌层厚度的增加,热处理后镀层的纳米硬度和弹性模量逐渐增加,耐腐蚀性逐渐变差。综合考量,浸锌4 min时,热处理后的镀层具有最佳的综合性能。纳米硬度高达3.58 GPa,弹性模量约为65 GPa,分别约是镁合金基体的3倍和1.5倍;与镁合金基体相比,腐蚀电位正移约0.14 V,腐蚀电流减小约55μA·cm。有效提升了镁合金的力学性能和耐腐蚀性。综上所述,本论文研究了添加剂Na I和TMACl对电解液挥发性和电沉积铝镀层组织结构的影响,揭示了Na I和TMACl提高镀层质量,抑制电解液挥发的机理;研究了镁合金浸锌前处理和铝镀层热处理对铝镀层组织结构与性能的影响,建立了浸锌时间与热处理后镀层组织结构与性能的关系;确立了包括镁合金前处理,电沉积工艺,和镀层后处

关键词： 镁合金   大高径比镦粗   数值模拟   显微组织  

摘要： 镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼性能好、电磁屏蔽效果佳等优异性能在航空、航天、汽车、高铁等零部件的轻量化方面有广泛应用需求,对镁合金成形提出更高要求。通过进行大高径比构件成形过程的基础研究,有望解决高性能镁合金复杂构件的成形和成性一体化制造难题,为高性能镁合金成形提供新的选择。现阶段,镁合金大高径比镦粗仍然是一个亟待解决的问题。在锻造生产中,镦粗圆柱体棒料的高度和直径的比值范围一般在2.5～3;当棒料的高径比≥3时,则镦粗变形中容易产生纵向弯曲而使变形失去稳定,这样不但给操作带来了困难,还会引起坯料轴心偏移。因此,制坯工序需要解决的关键问题,是要保证超大高径比棒料在镦粗过程中不产生失稳和折叠现象,也是实现整个锻件最终成形过程的前提。本文对大高径比镦粗工艺进行研究,采用AZ80镁合金为研究对象,通过Deform软件的数值模拟技术,对挤压件的各种基础挤压参数进行模拟,根据载荷、金属充型情况、金属流动情况,确定工艺参数对于变形的影响,探索大高径比镦粗工艺的可行性。同时与实验试制相结合,完成工艺与模具的制定。对试制试样进行组织分析,研究大高径比镦粗对合金组织均匀性的影响。主要结论如下:通过设计入模斜角α、入模边倒圆R、底面高度角θ,对金属流动进行分流优化,使镦粗变形时产生的极大的轴向压应力向两侧分流,使坯料均匀向两侧及下方流动,最大程度避免折叠弯曲的产生,消除自由锻镦粗的难变形区,使大高径比镦粗棒料获得更加均匀的变形。通过大量模拟结果,得出最佳工艺参数:直径为50mm的AZ80镁合金棒料进行大高径比镦粗实验时,模具的入模圆角半径R最佳值为10mm,入模斜角α最佳值为5°,凹模底面高度角θ最佳值为8°。通过对各种方案的模拟优化选择,确定实验试制中工艺参数,温度380℃,挤压速度5mm/s,使用石墨和Mo S2混合溶剂进行润滑,最终挤压形状尺寸与模拟优化结果基本吻合,无明显缺陷和折叠现象。大高径比棒料一次镦粗成形,均匀性优于自由锻镦粗。材料高径比越大,晶粒细化更加明显。内侧区域及下侧区域晶粒更小,显示出较强的流线形分布,变形带明显。动态再结晶区域明显增加,平均晶粒尺寸降至10μm以下,获得了较为均匀的微观组织。大高径比变形下材料没有产生新相,但共晶相破碎更加明显,析出相数量显著增加,分布更加均匀,进一步促进了动态再结晶。大高径比镦粗合金由于晶粒细化及晶界强化,硬度较自由锻合金显著提高,不同区域硬度差异很小,整体力学性能更加均匀,大高径比镦粗能够获得具有大变形量的较为理想的均匀组织。

关键词： Mg-Zn-Sn合金   非平衡组织   力学性能   热变形本构方程   激活能  

摘要： 近年来,Mg-Zn-Sn合金因为具有较好的时效强化和耐高温性能,受到了国内外的广泛关注。在金属型铸造条件下,Mg-Zn-Sn合金容易形成非平衡共晶组织,即相图上非共晶成分的合金由于冷却速度快而形成了共晶组织。非平衡组织对镁合金的性能有着重要的影响,但是关于Mg-Zn-Sn合金非平衡组织的研究较少。本文采用金属型铸造制备了不同成分的Mg-Zn、Mg-Sn和Mg-Zn-Sn合金,研究了Zn、Sn含量对合金铸态组织的影响,运用Schiel方程计算了非平衡共晶数量;通过压缩试验研究了合金的室温及高温力学性能,绘制了加工硬化率-应力曲线,并借助EDS能谱测量了合金中Zn、Sn元素的固溶量,分析了铸态组织对力学性能的影响;对具有良好塑性的Mg-Zn-Sn合金进行了不同温度及应变速率的压缩变形,构建了热变形本构方程,计算了激活能及激活体积,分析了合金的塑性变形机制。非平衡组织研究结果表明:当Zn≥4wt.%,Sn≥3wt.%时,Mg-Zn及Mg-Sn合金均产生了共晶组织,Mg-5Zn-5Sn合金中有离异共晶出现,随着Zn、Sn含量的增加,共晶体积分数增加,Mg-10Zn合金的非平衡共晶体积分数达到15.6%。力学性能的研究结果表明:室温下合金的压缩强度和压缩率(即塑性)随着Zn、Sn含量增加出现先增后降的变化规律,这是由于一方面Zn、Sn的固溶量随含量增加而增加,合金产生了固溶强化效果,但另一方面,Zn、Sn含量超过一定数值会产生非平衡片状共晶组织,压缩时裂纹容易在共晶组织处萌生,降低了强韧性。250℃压缩时,Mg-Zn合金的强度随Zn含量增加先增加后下降,而Mg-Sn及Mg-Zn-Sn合金的强度则随Sn含量增加而增加,这是由于Mg2Sn是耐高温相,而Mg Zn相则不耐高温。通过构建Mg-2Zn-2Sn合金的热变形本构方程,计算出了合金的变形激活能Q=175.865k J/mol;应变速率敏感指数m=0.164;激活体积V=1206b3,表明在20050℃范围内合金产生了非基面滑移。

关键词： 微生物燃料电池   氮化碳   泡沫镍   改性   生物相容性  

摘要： 能源和环境是我们生产生活中不可或缺的重要元素,也是维持可持续发展不断前进的原动力。虽然化石能源产能效率高,但使用过程中会有一些温室气体形成,同时毫无底线的开采和耗用正在使其逐渐枯竭。微生物燃料电池（MFC）在分解水中的有机物的同时能够产生电力。是一种非常有前景的废旧资源清洁能源化新技术。MFC的研究发展已有20余年,由于其产电效率低、制造成本高、影响因素多等原因,至今没有投入规模化应用。其中MFC的阳极是微生物生长繁殖的场所,也是转移质子和电子的地方,对MFC产电性能和成本影响较大,本文将主要进行高导电材料及其改性阳极对MFC产电性能的影响研究。碳刷经常作为一种性能优良的阳极被广泛使用,通常采用导电性较差的聚丙烯腈基碳纤维,本课题采用了导电性能更佳的中间相沥青基碳纤维（MPCF）制备MFC的碳刷阳极。由于未经处理的MPCF表面惰性较强且较为光滑,微生物附着能力较差。本文中我们采用了氮化碳（g-C3N4）和石墨烯对碳刷进行表面改性,以提升阳极生物相容性。结果表明,采用氮化碳改性碳刷阳极的MFC性能最佳,最大功率密度可达800.8 mW/m2。通过SEM、BET、XPS等表征可知通过g-C3N4修饰能够改善碳纤维表面的生物相容性,提升材料表面的粗糙度,增大材料的比表面积,材料表面的含N官能团变多,吡啶-N可以提高阳极材料表面碱度和微生物的附着力,石墨-N可以促进内部电阻的降低,可以吸引更多微生物附着来改善MFC的发电性能。然而掺杂石墨烯后的MFC性能却有所下滑,可能是由于石墨烯具有生物毒性,锋利边缘划破微生物细胞膜使细菌死亡,生物相容性变差,从而电池性能不佳。由于碳刷中的碳纤维紧密有序的排列使碳刷阳极的电子传输线路顺畅高效,但碳刷靠近中心部分大约直径一半以上的碳纤维簇拥在一起,空间过于狭窄,微生物难以进入,使碳刷的有效工作面积减小,利用率较低。再加上碳纤维成本较高、碳刷阳极构型的MFC难以放大等原因,开发一种便宜的高导电3D构型阳极材料对MFC的发展具有重要意义。本课题采用了 3D构型泡沫镍以及泡沫镍和石墨化中间相沥青基碳泡沫的改性材料作为MFC的阳极展开探究。3D阳极结构均匀,具有大比表面积,材料的有效工作面积大大提升。石墨化中间相沥青基碳泡沫抗腐蚀性强,但表面较光滑;泡沫镍具备高导电特性,但在水中易腐蚀。泡沫镍与碳质阳极相比成本低廉,有助于大大降低MFCs制造成本,因此泡沫镍阳极的开发对MFCs推广应用有着重要意义。本文对泡沫镍表面进行石墨烯修饰以提升抗腐蚀性,并作为MFC 阳极研究了其产电性能。获得的主要结果如下:在泡沫镍阳极（NF）、经石墨烯水凝胶修饰的泡沫镍阳极（rGO-NF）和碳泡沫阳极（rGO-CF）以及氮化碳修饰的泡沫镍阳极（CN-NF）四种3D材料中,rGO-NF具有最为优异的电化学性能,获得了 909.3 mW/m2的最大功率密度,是NF电极的1.6倍。为进一步提升泡沫镍电极的抗腐蚀性能,本研究使用石墨烯抗腐蚀导电涂料对泡沫镍表面进行处理,并在700℃、1000℃、1300℃温度下高温碳化,对比电池性能。经1000℃高温处理的MFC具有550 mV的稳定输出电压和747.7mW/m2的最大功率密度,性能最为优异。通过扫描电子显微镜观察,涂覆石墨烯涂料的材料表面的腐蚀情况得到缓解,但经高温处理后,涂料表面结构被破坏,抗腐蚀表现并不理想。用涂料进行金属阳极的表面修饰是可行的,但应在抗腐蚀和产电性能之间寻求一个平衡点。上述研究验证了氮化碳在MFCs 阳极改性中的优良性能,同时探究了金属3D阳极的应用及改性。泡沫镍阳极的抗腐蚀处理取得了初步结果,为低成本金属材料在MFCs中的应用奠定了基础。

关键词： 姜黄素衍生物   白蛋白纳米粒   光动力增强   抗肿瘤活性   生物相容性  

摘要： C086是一种新型的姜黄素衍生物，拥有比传统姜黄素更强的抗肿瘤活性。然而，与传统姜黄素相似的是，C086较差的水溶性和低绝对生物利用度限制了其肿瘤治疗的进一步应用。为了解决姜黄素衍生物C086低水溶性和低绝对生物利用度的缺点，我们尝试使用人血清白蛋白纳米粒对其进行包裹，以此改进姜黄素衍生物C086的性质，达到提高其水溶性和绝对生物利用度的效果。我们采用了一种简单自组装的方法制各人血清白蛋白纳米粒，同时包裹姜黄素衍生物C086，即C086@HSA纳米粒，从光学性质，水溶性，稳定性，药物释放能力，亚细胞定位，细胞毒性实验，细胞周期与凋亡实验，动物实验，生物相容性等角度研究C086@HSA纳米粒与C086的不同。结果发现，合成的C086@HSA纳米粒平均粒径为36nm，水溶性强，稳定性更高，能够进行药物缓释，并且结合光动力学治疗，其抗肿瘤的能力显著优于C086。C086@HSA纳米粒在蓝光LED(450nm，5mW/cm2)照射下，10分钟的作用时间能够造成大量肿瘤细胞凋亡，还能够造成人宫颈癌细胞HeLa细胞周期阻滞。在4T1移植瘤模型中，C086@HSA纳米粒的光动力学抗肿瘤效果明显优于C086的光动力学治疗效果，证实了白蛋白纳米粒增强C086体内抗肿瘤的能力。因此，白蛋白纳米粒能够显著改善C086的性质，提高其水溶性和生物利用度，还能够与光动力学结合提升C086的抗肿瘤作用。C086@HSA可以成为一种非常有前景的光敏剂。

关键词： Mg-Gd-Y-Zn-Mn合金   本构关系   数值模拟   多向锻造   反向挤压  

摘要： 在镁中添加Gd、Y等稀土元素后,可以获得优异的力学性能以及较好的耐腐蚀特性的镁合金,是目前航空航天、军工等领域的重要轻量化材料。传统稀土镁合金在强度提高的同时,塑性相对较低,很难制备出军工领域重要的大轴径比锥筒零部件。研究发现Zn元素的加入可以在稀土镁合金中形成长周期有序堆垛结构相,塑性加工能力得到改善,本身塑韧性也会显著提升。目前关于该类稀土镁合金塑性成形研究相对有限,为了能够进一步扩大稀土镁合金在高端装备研制过程中的应用体量,提升镁合金在有色金属领域中的行业地位,本论文以Mg-8.3Gd-4.4Y-1.5Zn-0.8Mn(wt.%)为对象(简称VW84M镁合金),以大轴径比锥筒为研制目标,开展了如下工作:采用500℃/48 h和500℃/48 h+随炉冷却+460℃/2 h两种热处理制度分别得到了均火态及退火态VW84M镁合金,均火化态合金中含有块状LPSO结构相,退火态合金中还含有层状LPSO结构相;通过等温热压缩实验,分别获得两种状态合金的流变应力曲线,,建立了双曲正弦函数模型的本构关系;基于动态材料模型理论绘制了材料热加工图,发现理想的加工窗口均为460℃,0.01 s-1附近;发现块状LPSO相对合金动态再结晶起促进作用,层状LPSO相可以通过扭折协调变形,且扭折处可以作为再结晶的形核点;优选退火态VW84M合金为后续加工材料。依据本构方程,利用DEFORM软件对退火态VW84M合金进行了应力预测,验证了方程的有效性;对合金塑性加工进行了有限元仿真,给出了多向锻造过程中合金失效的标准,对多向锻造进行了不同道次和不同道次变形量的模拟,结果表明变形道次为6道次,道次变形量为45%的方案最优;针对大轴径比锥筒零部件设计了反挤压模具,工序为坯料先墩压、再反挤压;就上下模具摩擦因子和挤压速度对反挤压过程的影响进行了模拟分析,发现反挤压过程中挤压速度和上模摩擦因子均与最大主应力呈正相关关系,变形过程中应尽量保证上模润滑情况和低的挤压速度。依据有限元分析的结果,并结合热加工图,选择多向锻造和反向挤压温度为460℃,多向锻造次数为6道次,道次变形量为50%,多向锻造结束后坯料回炉保温半小时,再进行墩压和反挤压;多向锻造和反挤压成型过程中坯料无开裂现象,能够与模拟结果相互映衬,制备的锥筒具有优异的综合力学性能。

关键词： ZM6合金   热变形   动态再结晶   第二相   力学性能  

摘要： ZM6耐热镁合金具有良好的耐热性、耐腐蚀性,在高温下具有较高的强度和较好的抗蠕变性,由于铸造组织缺陷,合金在室温下难以变形,限制了ZM6合金的广泛使用。在高温下对合金进行热变形处理,能够改善合金微观组织,提高合金综合力学性能,从而扩大合金的使用范围,因此发展ZM6变形镁合金具有重大的意义。本文采用ZM6耐热镁合金作为实验材料,首先对铸态ZM6合金进行固溶处理,然后进行热力模拟压缩变形实验,通过分析ZM6合金的热变形行为获得本构方程和热加工图,得到ZM6合金的最佳热加工范围。在最佳热变形工艺范围内对合金进行不同挤压温度和不同挤压道次的等通道转角挤压(ECAP)变形,细化合金晶粒尺寸,最后对合金进行低温时效处理进一步探索ECAP变形对合金微观组织和性能的影响。通过金相显微组织观察(OM)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜分析(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)分析了热变形合金的显微组织结构演变和室温力学性能变化。在350～440℃和0.001～1 s条件下对固溶态ZM6合金进行热力模拟压缩变形时,随着应变速率的增加和变形温度的降低,合金的流变应力随之增大,合金的流变应力曲线及显微组织图呈现出明显的动态再结晶特征。合金的热变形激活能(Q)为217.5204 k J/mol,热压缩本构方程为:(?)。合金的热变形失稳区域主要在低温高应变速率区域,且随着应变量的增加,失稳区域逐渐减小且向高速率高温方向推进。ZM6合金安全的热加工工艺参数为:变形温度(T)为409～440℃,变形速率((?))为0.001～0.025 s和T为376～389℃,(?)为0.001～0.002 s的两个加工区域。铸态和SA态ZM6合金主要由α-Mg基体与Mg(Nd,Zn)相组成。SEA态合金中有MgNd相与Mg(Nd,Zn)相析出。经过ECAP变形后,合金平均晶粒尺寸((?))明显得到细化,随着ECAP变形温度的提高,SEA态ZM6合金的(?)不断变大,合金中第二相总含量逐渐减少,第二相形貌主要从长棒状到大量片状、棒状再到短棒状;合金的硬度、抗拉强度和屈服强度逐渐下降,延伸率逐渐上升。SEA 2P态合金的显微组织晶粒沿着ED方向被拉长,合金的(?)为13.2μm。合金在不同挤压温度下经过4道次ECAP变形时效后,随着挤压道次增加,SEA态ZM6合金的(?)明显得到细化且组织较均匀,第二相总含量也逐渐增加,且第二相尺寸逐渐变大,合金中第二相形貌主要从粒状、长棒状和片状到大量片状、棒状再到基本上全为长棒状;合金的硬度逐渐上升,抗拉强度、屈服强度和延伸率则是先上升后又下降。其他条件一定时,在425℃经过4道次ECAP变形时效后合金的综合力学性能最好,其极限抗拉强度达到244.32 MPa,延伸率为14.19%,相比SA态ZM6合金塑性提高了125.6%。经过不同条件下的ECAP变形时效后,SEA态ZM6合金断口均为典型的韧性断裂,且断口上具有较多的韧窝,韧窝中有明显可见的第二相粒子析出。