关键词： 镁合金  

ISBN: (纸本)9787030780973

摘要： 本书介绍了作者科研团队有关往复挤压纯镁、AZ31、AZ61、AZ91、ZK60、Mg-Gd、Mg-10Gd-2Y-0.5Zr镁合金、n-SiCp/AZ91D和CNT/AZ91D镁基纳米复合材料等的研究结果。主要内容包括：往复挤压镁合金、镁基纳米复合材料过程中的组织结构、织构的演变，第二相的分布，坯料的温度场、应力应变、流动行为，所制备材料的拉伸、硬度、阻尼、摩擦磨损等性能，以及往复挤压工艺参数对镁合金及其复合材料的影响，提出了往复挤压镁合金及其复合材料的组织细化和均匀化机制、强韧化机制，总结了组织结构对所制备复合材料阻尼性能和摩擦磨损性能的影响规律。

关键词： 统一粘塑性本构模型   热旋压   ZK61合金   有限元仿真   织构演变  

摘要： 基于高温平面应变压缩实验建立了统一粘塑性本构模型用以预测ZK61镁合金热旋压过程中的组织演变过程。统一粘塑性本构模型考虑了各种内变量参数并且使用遗传算法对各参数进行了优化计算，随后利用Vumat子程序定义材料属性并嵌入Abaqus有限元热旋压仿真模型中对材料的晶粒尺寸和再结晶程度进行预测。结合热旋压仿真结果和实验结果，证明了统一粘塑性本构模型对材料旋压过程中的组织演变具有良好的可预测性。由于细晶强化和织构强化作用，旋压后的ZK61合金薄壁筒形件强度从303 MPa提升至334 MPa。并且，在旋压组织中发现了平均晶粒尺寸为0.5 μm的超细晶，这些超细晶是由于旋压成形中位错的增殖、运动和缠结产生的，对材料的强度具有重要的影响。

关键词： 类金刚石薄膜   磁控溅射   钽掺杂   摩擦磨损性能   生物相容性  

摘要： 目的 本研究旨在探索钽(Ta)掺杂类金刚石(DLC)薄膜的结构转变规律，并提升其力学性能、摩擦性能及生物相容性能。方法本研究采用非平衡性磁控溅射镀膜技术，在0至0.5kW功率下，制备了不同Ta掺杂含量的DLC薄膜。对其微观形貌、组织成分、摩擦性能、力学性能以及生物相容性进行了详细表征。结果钽的掺入提升了碳的沉积速率，导致薄膜厚度增加，薄膜中sp3-C含量随Ta掺杂量的增加先升高后降低。在Ta-0.2kW及以上的DLC薄膜中出现了TaC晶体和Ta-Ta纳米团簇，这导致薄膜表面粗糙度的先增后减。与未掺杂的DLC薄膜相比，掺杂Ta的DLC薄膜的膜基结合力从10N提高到25N，断裂韧性从0.6 MPa·m1/2提高到1.6 MPa·m1/2以上，干摩擦系数从0.45降低到0.1～0.15之间，湿摩擦系数0.35降低至约0.1，干摩擦磨损率从4 500×10-6mm3/N·m降低至7×10-6mm3/N·m以下，湿摩擦磨损率更是降低到1×10-6mm3/N·m。但掺杂Ta后的DLC薄膜与的弹性模量有所降低，润湿性也略有下降，硬度并没有太大改变。此外，掺杂Ta的薄膜还表现出了良好的诱导羟基磷灰石形成能力，生成的羟基磷灰石层的钙磷比(Ca/P)介于1.4至1.65之间，接近人体的Ca/P比例，并且无论掺杂还是未掺杂的薄膜均未显示出细胞毒性。结论综上所述，钽的掺入显著提升了DLC薄膜的膜基结合力、断裂韧性、摩擦磨损性能和促进羟基磷灰石形成能力。因此，这种薄膜具有作为生物保护层应用于植入体表面的潜力。在Ta-0.4 kW时，Ta-DLC薄膜展现出了最佳的综合性能。

关键词： AZ31B   镁合金   恒压恒流交互   微弧氧化   组织   性能  

摘要： 为探究恒压与恒流相互叠加模式对AZ31B镁合金微弧氧化膜层组织与性能的影响,利用AZ31B镁合金为基材,在电解液和电参数相同的前提下,采用恒流、恒压、先恒流再恒压、先恒压再恒流4种不同电源工作模式在AZ31B镁合金表面制备微弧氧化陶瓷膜。采用扫描电镜(SEM)、电化学工作站、X射线衍射仪(XRD)、高温摩擦磨损机等检测手段,对AZ31B镁合金微弧氧化陶瓷膜层进行测试。结果表明:基材经微弧氧化处理后,表面生成微弧氧化陶瓷膜。在先恒流再恒压(0.7 A/6 min+400 V/4 min)电源模式下制备的微弧氧化陶瓷膜的MgO、MgF_(2)以及Mg_(2)SiO_(4)等强化相的峰值比其他模式下制备的膜层高;膜层表面平整,微孔小且分布均匀,致密性较好,膜层与基体紧密结合;相对于其他模式下的膜层,其被磨穿时长最长,材料的耐磨性得到提升;其腐蚀电位相对于基体,从-1.4974 V增加到-1.3769 V,腐蚀速率从0.0091 mm/a降低到0.0020 mm/a,耐腐蚀性显著提升。

关键词： 镁合金   晶粒分布   双峰组织   强化机制  

摘要： 采用高温等通道转角挤压(ECAP)方法制备了多类型AZ80变形镁合金,通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等分析了镁合金的微观组织特征,研究了晶粒分布特征对镁合金室温力学性能的影响,探究了双峰组织的强化机制。结果表明,A型双峰组织镁合金的平均晶粒尺寸约为80μm,其室温屈服强度与抗拉强度分别为226.1、454.3 MPa,伸长率为17.5%,均高于平均晶粒尺寸约为4μm的细晶镁合金的屈服强度(215.4 MPa)、抗拉强度(438.0 MPa)和伸长率(14.0%)。另外,A型双峰组织的强化效果优于B型双峰组织,细晶强化效果介于B型双峰组织与均匀细晶组织;B型双峰组织过度的晶粒细化会破坏双峰组织的强化作用。

关键词： Mg-Ho系合金   微观组织   力学性能   强化机制  

摘要： 镁合金作为轻质金属结构材料目前已获得广泛的研究应用,新型稀土镁合金的开发是进一步提高镁合金应用价值的重要体现。Ho在Mg中具有较高的固溶度,能显著细化晶粒,提高合金的室温和高温力学性能,增强合金的耐腐蚀性。本文主要从Mg-Ho二元合金、Mg-Ho-X(RE,Zn)、Mg-X-Ho(X=Al,Zn,RE)系合金进行了综述。对目前含Ho镁合金的研究现状进行了归纳总结,指出了目前含Ho镁合金的优势及不足之处,希望能对含Ho镁合金的研究提供新的思路。

关键词： 钛植入物   生物相容性   抗菌能力   金属离子抗菌  

摘要： 近年来,钛及钛合金等骨植入材料以其卓越的机械性能和良好的生物相容性广泛应用于生物医学领域。然而在临床实践中,细菌在材料表面的黏附以及术后感染问题可能导致植入失败。根据抗菌机制,本文从抗细菌黏附、接触杀菌和光控杀菌等方面详细阐述了钛植入物的抗菌表面设计。通过采用不同技术对钛或基于钛的合金植入物进行表面修饰,抑制细菌黏附并促进骨整合,将扩大多功能钛基植入物在骨科领域的应用范围。

关键词： 镁基复合材料   热挤压   电脉冲处理   静态再结晶   力学性能  

摘要： 为探究SiC_(p)对AZ91镁合金在电脉冲处理过程中组织和性能演变规律的影响,通过在AZ91合金中添加1%(体积分数)微米级SiC_(p)制备了SiC_(p)/AZ91复合材料,联合低温正挤压和电脉冲处理对AZ91合金和SiC_(p)/AZ91复合材料的组织进行细化,利用光学显微镜分析显微组织的演化,测试合金和复合材料的室温力学性能。结果表明,和AZ91合金相比,添加了增强相颗粒后的复合材料挤压之后具有更高的位错密度和形变储存能,从而促进电脉冲处理时的静态再结晶过程。电脉冲处理后的AZ91合金及复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为320、450 MPa和380、454 MPa。由于SiC_(p)与镁基体界面处应力集中而形成的微裂纹,导致复合材料抗拉强度增幅较小。

关键词： 搅拌摩擦加工   AZ31镁合金   工艺参数   接触角   耐腐蚀性能  

摘要： 为了探究搅拌摩擦加工对AZ31镁合金腐蚀性能的影响,采用体视镜、光学显微镜、接触角测量仪、电化学工作站等设备研究了AZ31母材与不同工艺参数下FSP-AZ31在3.5 wt.%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明:在转速800~1200 r/min、加工速度80~120 mm/min范围内,FSP-AZ31与母材腐蚀机制均为点蚀。与母材相比,FSP-AZ31点蚀程度较轻,自腐蚀电流密度减小,阻抗增大,FSP均能够提高AZ31镁合金的耐腐蚀性能。当加工速度为100 mm/min时,随着旋转速度增大,FSP-AZ31自腐蚀电流密度不断减小,耐腐蚀性能不断提升。试样在旋转速度为1200 r/min时自腐蚀电流密度达到最小值9.2×10^(-5)A·cm^(-2)。当旋转速度为1000 r/min时,随着加工速度减小,FSP-AZ31自腐蚀电流密度不断减小,耐腐蚀性能不断提升。在加工速度为80 mm/min时试样的自腐蚀电流密度达到最小,其值为7.6×10^(-5)A·cm^(-2)。相比AZ31镁合金,1000 r/min和80 mm/min条件下FSP-AZ31的接触角由29.703°上升至58.448°。

关键词： Zn-Sn-Cu锌基合金   力学性能   生物相容性   可降解  

摘要： 可生物降解锌及其合金具有良好的生物相容性和降解速率,在生物医用材料领域具有广阔的应用前景。但纯锌的力学性能不足,如强度低、可塑性差,限制了其临床应用。在此,采用重力铸造制备了新的三元Zn-3Sn-x Cu(x=0,1,2,3wt%)合金,旨在通过与铜(Cu)的微合金化来获得良好的耐腐蚀性和生物相容性,并提高力学性能。通过金相分析、拉伸试验、显微硬度测试以及电化学和浸泡试验,分析其微观结构、力学性能及耐蚀性能。结果表明,Cu的加入,使得合金具有更高的强度和硬度;体外降解试验表明:Zn-3Sn-x Cu(x=0,1,2,3wt%)合金的降解速率较Zn-3Sn合金有较幅的提升,满足可降解医用材料的标准,有望成为一种新型可降解医用材料。