关键词： 镁合金   轻量化   微弧氧化   能耗   耐腐蚀性  

摘要： 本文研究了镁合金微弧氧化电解液pH值对涂层能耗及微弧氧化涂层性能的影响。通过氢氟酸调节硅酸钠‐氟化钠电解液pH值分别为10,11,12和13,以恒电流模式获得了终电压为420 V的微弧氧化涂层,表征涂层的形貌、成分、能耗和耐蚀性。研究结果表明,该微弧氧化体系的涂层单位体积能耗随着pH值升高而升高,为35~45 kJ/(dm^(2)·μm),还远称不上低能耗微弧氧化。pH值更高时,涂层厚度减小,总能耗降低,涂层均匀性和致密度提高,结合力更好,主要成分水溶性更低,耐蚀性更好。在pH值为13的电解液中获得的微弧氧化涂层的自腐蚀电流为2.88×10^(‒7)A/cm^(2),较镁合金基体降低了3个数量级。在进行低能耗微弧氧化涂层开发时,要特别注意兼顾能耗和涂层性能。

关键词： 胶质瘢痕   抑制神经元   组织修复   TBI   高发性   生物降解性   生物相容性   神经细胞  

摘要： 目的创伤性脑损伤(TBI)作为一种高致残、高致死的高发性疾病,已经成为威胁人类健康的巨大隐患。TBI发生后,大量细胞外基质(ECM)流失、神经细胞的死亡,病变空腔的存在以及胶质瘢痕的形成都会抑制神经元浸润和神经组织功能性再生。前期研究表明基质刚度和黏弹性是影响脑损伤后胶质瘢痕形成和神经细胞浸润的关键因素,水凝胶材料的刚度和黏弹性参数均会影响胶质瘢痕形成。然而,现有的可注射水凝胶由于设计策略有限,并不能适配在体脑组织的黏弹性特征。方法因此,在本研究开发了一种可注射的黏弹性水凝胶HA-PBA/Gel-Dopa(HG)用来填补病变空腔。HG水凝胶不仅可以模拟天然脑组织的主要ECM成分(HA),具有良好生物相容性、生物降解性和止血能力,更可以精准地模拟在体健康脑组织的力学特性。结果和结论HG水凝胶的刚度和黏弹性可以模拟天然脑皮层组织的刚度和黏弹性参数,最大程度地发挥水凝胶的力学微环境优势,在填补病变空腔的同时,抑制胶质瘢痕生成,提高其对TBI的治疗效果。小鼠TBI模型的治疗,进一步证明了HA-PBA/Gel-Dopa水凝胶可以有效减少神经胶质瘢痕的形成(GFAP表达水平相比对照组降低~1.8倍),并促进神经元浸润和神经组织修复。

关键词： 搅拌摩擦焊   厚板铝合金/镁合金接头   金属间化合物   局部强冷  

摘要： 厚板铝合金/镁合金在搅拌摩擦焊(FSW)时接头界面沿板厚方向存在严重的温度分布差异问题,导致接头界面组织分布极不均匀,接头成形较为困难。减小接头界面沿板厚方向温差成为改善厚板铝合金/镁合金FSW接头成形的关键之一。本工作选取15 mm厚的5A06-H112铝合金和AZ31B-O镁合金板材进行异种材料FSW,采用液氮喷洒于焊缝上表面进行局部强冷,利用EBSD和TEM获得焊接接头物相分布和晶粒取向散布,研究了铝合金/镁合金接头搅拌区(SZ)两侧界面处金属间化合物(IMCs)的析出行为。结果表明,在空冷和液氮冷却2种条件下SZ的铝合金侧主要析出Al_(3)Mg_(2)相;镁合金侧主要析出Al_(12)Mg_(17)相,且在上部界面处与Mg发生了共晶反应;焊缝表面局部强冷,降低了接头各位置的峰值温度和高温停留时间,有效抑制了IMCs的析出和低熔点共晶的形成。不施加表面冷却时,铝合金侧界面上部和中部附近的SZ中主要析出Al_(3)Mg_(2)相,底部SZ中则为细小的等轴铝合金晶粒;镁合金侧界面上部的SZ中则主要析出了Al_(12)Mg_(17)相,并与Mg形成低熔点共晶,且在共晶区与SZ中的铝合金之间析出Al_(3)Mg_(2)薄层,中部和下部SZ与镁合金之间析出了界线分明、由Al_(3)Mg_(2)层和Al_(12)Mg_(17)层组成的IMCs叠层,且中部的IMCs叠层总厚度远大于峰值温度较低的底部处IMCs叠层厚度,其中Al_(3)Mg_(2)层厚度减薄更为明显。当在焊缝表面施加液氮冷却时,铝合金侧界面上部的SZ中除了析出Al_(3)Mg_(2)相外,还有少部分Al_(12)Mg_(17)和铝合金晶粒,而界面中部和底部SZ中均为等轴状的铝合金晶粒;在镁合金侧界面处,各部位IMCs析出行为与不施加表面冷却时相似,但界面上部析出的Mg+Al_(12)Mg_(17)共晶层和Al_(3)Mg_(2)层、中部和下部SZ界面IMCs叠层总厚度明显减小,Al_(3)Mg_(2)薄层厚度降低更为显著。应变速率对IMCs的析出有显著影响,表现为界面层实际厚度远大于由扩散定律计算的理论厚度。

关键词： 超高分子量聚乙烯   聚乙烯塑料   耐化学性   医疗器械   化学稳定性   生物相容性   生物反应   力学性能  

摘要： 在现代医疗科技飞速发展的背景下,外科医疗器械的材料选择成为提升手术安全性与效率的关键因素之一。医用聚乙烯塑料,尤其是超高分子量聚乙烯,因其优异的力学性能、卓越的生物相容性、柔韧性与耐化学性等特性,在制造外科医疗器械中展现出了卓越的应用潜力。这类材料不仅具有出色的耐磨性、冲击性能和较低的摩擦系数,还因其优异的化学稳定性及较低的生物反应性极大地提升了植入型医疗器械的使用寿命与患者的舒适度。

关键词： 低压铸造   镁合金   微观组织   强韧化   工艺  

摘要： 低压铸造是生产大型、复杂、高性能镁合金铸件的重要工艺之一,近年来表现出较高的应用前景,也越来越受到研究者们的关注。本文介绍了低压铸造镁合金的发展现状、成形工艺及特点、主要材料分类、强化机制、热处理方案和常见缺陷等,并对将来低压铸造镁合金的发展方向进行了展望。

关键词： 气管软骨   生理弯曲   平静呼吸   镁合金支架   数字图像相关法   气管内   气管支架   非均匀结构  

摘要： 目的镁合金气管支架降解过程中受力不均,普遍存在局部降解过快导致断裂失效的问题。探究可降解镁合金支架在气管内所处的生物力学环境,通过支架结构设计调控支架在气管内所受应力状态。方法设计制备气管组织夹具以实现猪气管软骨样本在生理弯曲状态下受到拉伸并利用数字图像相关法测试软骨变形,得到气管软骨生理弯曲状态下的应力-应变关系,通过Marlow模型对其本构关系进行描述,并基于此建立气管有限元模型。提出考虑气管软骨和膜壁力学性质差异的非均匀支架结构,利用有限元法模拟该非均匀结构支架与均匀结构支架在平静呼吸及咳嗽两种状态下的受力状态。结果镁合金支架所受最大主应力区域对应于气管软骨与膜壁交界处。提出的非均匀结构支架在径向支撑性能以及受力均匀程度方面具有优势。结论基于气管周向力学性质不均匀特点,采用非均匀结构的镁合金支架能顺应气管力学特性,提高径向支撑性能,降低支架失效风险。

关键词： 数值模拟   多场耦合   镁合金扁锭   半连续铸造   差相脉冲电磁  

摘要： 本文以大规格镁合金扁锭半连续铸造为研究对象,采用基于多场耦合的数值模拟技术模拟了差相脉冲磁场作用下镁合金扁锭半连续铸造过程中的宏观物理场,研究了差相脉冲磁场相位差对电磁力、温度场、凝固过程、溶质元素分布及宏观偏析的影响。结果表明:相位差对凝固中后期影响更明显。当相位差从0°增至72°时,凝固初期换热有所减弱;而凝固中后期换热增强,液穴深度明显变浅,中心部位凝固速度加快,横截面内温度场变均匀。此外,适当提高相位差至72°有利于缓解两相区内贫溶质的问题,减少凝固后横截面内最大负偏析率和整体偏析率;相位差继续增大到108°不仅明显削弱了凝固前期的换热强度,而且还会削弱凝固中后期的换热强度,使液穴变深,凝固速度减慢,偏析率增大。

关键词： 镁合金   高压铸造   蠕变模式   组织演变   动态析出  

摘要： 提升镁合金的高温抗蠕变性能是其能够在汽车动力系统得到广泛应用的关键.对耐热镁合金蠕变变形机制和组织演变缺乏系统研究,是限制其发展的重要因素.本文以低稀土镁合金(Mg-3Sm-0.5Zn-0.4Zr合金)为研究对象,将蠕变应力指数计算、滑移迹线和析出相观察相结合,系统分析了重力铸造和高压铸造Mg-3Sm-0.5Zn-0.4Zr合金在200℃~250℃/60~100 MPa条件下的变形模式和组织演变.主要结果为:重力铸造和高压铸造Mg-3Sm-0.5Zn-0.4Zr合金在200℃/60 MPa条件下稳态蠕变速率分别为1.4×10^(-9)s^(-1)和1.1×10^(-9)s^(-1),表明其具有优异的抗蠕变性能.200°C~250℃/60 MPa条件下,高压铸造合金具有比重力铸造合金更低的稳态蠕变速率.在200℃60~100 MPa条件下,两种合金的主要变形机制均为基面滑移.在225℃条件下,当σ≤80 MPa,基面滑移仍然是两种合金的主要变形模式;当σ>80 MPa,两种合金的变形模式为基面滑移、非基面滑移和孪生.在250℃/60~70 MPa条件下,基面滑移和非基面滑移是两种合金的主要变形模式.此外,重力铸造和高压铸造合金在蠕变过程中均会发生动态析出,形成大量与基面垂直的析出相.与重力铸造合金相比,高压铸造合金具有更多细小的析出相,可有效阻碍位错滑移,这是其具有优异抗蠕变性能的重要因素.

关键词： AZ61镁合金   微观组织   力学性能   耐腐蚀性  

摘要： 研究了添加0.5%Si_(3)N_(4)(质量分数)对车用AZ61镁合金微观组织、力学性能以及耐腐蚀性能的影响。结果表明添加0.5%Si_(3)N_(4)(质量分数)后,铸态和挤压态AZ61镁合金的晶粒均细化。添加0.5%Si_(3)N_(4)(质量分数)后,部分Si_(3)N_(4)与Mg,Al发生反应生成了AlN与Mg2Si,另一部分Si_(3)N_(4)以第二相的形式存在于镁合金中,铸态AZ61镁合金屈服强度由66.7 MPa提升到了73.2 MPa,抗拉强度由105.4 MPa提升到了113.3 MPa,延伸率由1.5%提升到了1.9%,与AZ61镁合金相比,分别提升了9.7%,7.4%和26.7%。添加0.5%Si_(3)N_(4)(质量分数)后挤压态AZ61镁合金屈服强度由145.0 MPa提升到了162.7 MPa,抗拉强度由274.6 MPa提升到了284.2 MPa,延伸率由16.0%提升到了18.1%,与AZ61镁合金相比,分别提升了12.2%,3.5%和13.1%。添加0.5%Si_(3)N_(4)(质量分数)后挤压态AZ61的耐腐蚀性能也得到了提升,腐蚀电流密度由142.9μA/cm^(2)降低到了56.7μA/cm^(2)。添加0.5%Si_(3)N_(4)(质量分数)可以有效提升车用AZ61镁合金的力学性能和耐腐蚀性能。

关键词： 生物相容性   医用纺织材料   毒性试验   表面性能   抗菌  

摘要： 在广泛的研究和临床实践中,医用纺织材料优异的生物相容性已成为提高患者治疗效果和生活质量的关键性能。医用纺织材料与组织细胞的相互作用不仅影响着材料本身的功能化作用,也对细胞的活性具有重要影响。本文介绍了医用纺织材料的生物相容性评估方法,揭示材料化学成分、微观结构、表面性能和所处生理环境对其生物相容性的实际影响,并简述近年来非植入型和植入型医用纺织材料在临床上的应用,希望可以为医用纺织材料在生物相容性角度的发展提供参考。