关键词： 骨组织工程   P34HB   压电材料   薄膜材料   成骨分化  

摘要： 背景:可控的压电效应能促进组织的再生与修复,压电材料在负重组织工程领域应用广泛。目的:制备一种可促进骨组织再生的压电薄膜材料,探究其结构表征、电输出性能、生物相容性及其电输出对兔骨髓间充质干细胞成骨分化的影响。方法:以聚3-羟基丁酸酯4-羟基丁酸酯(poly-3-hydroxybutyrateco/4-hydroxybutyrate,P34HB)为原料,加入质量比分别为0%,5%,10%,15%,20%的锡钛酸钡钙(Ba0.94Ca0.06Sn0.08Ti0.92O3,BCST)粉末,以二氯甲烷为溶剂,通过真空干燥方法制得150-200μm厚度BCST/P34HB压电薄膜材料,经油浴极化后,检测其表面形貌、物相组成、压电系数和开路电压,以及BCST/P34HB在110 Hz、0.25 N力幅度下的电输出对兔骨髓间充质干细胞增殖和成骨分化的影响。结果与结论:①扫描电镜、X射线衍射、水接触角、压电系数检测及电输出性能测试显示,当BCST质量比增加至20%时,BCST/P34HB压电薄膜有着良好的压电性能(d33=5.9 pC/N)及电输出性能(180 mV),更接近500 mV的合适电刺激成骨范围;②活死染色显示,与兔骨髓间充质干细胞共培养第1天,15%组与20%组显示出较少的红色荧光;当培养到第5天时,各组绿色荧光数量较第1天明显增多,10%组、15%组和20%组未见红色荧光,仅0%组和5%组有少量的红色荧光;③阿尔玛蓝染色显示,与兔骨髓间充质干细胞共培养第1,3,5天,随着时间的增加,各组细胞都呈现出增长的趋势,当培养到第5天时,20%组的细胞量明显高于0%组(P<0.05);④成骨诱导第10天,碱性磷酸酶染色结果显示20%组的染色阳性率明显高于0%组(P=0.0001);成骨诱导第21天,茜素红染色和钙结节定量分析显示出了与碱性磷酸酶染色相似的趋势,与0%组相比,15%组和20%组均显示出明显的差异(P<0.01,P<0.0001);⑤结果表明,20%BCST/P34HB薄膜具有良好的压电性能、电输出性能、生物相容性及促骨髓间充质干细胞成骨分化能力。

关键词： 镁基复合材料   复合涂层   生物可降解   羟基磷灰石   聚己内酯纤维  

摘要： 采用搅拌铸造和挤压法制备Mg/HA复合材料,并在其表面采用静电纺丝法涂覆聚己内酯/羟基磷灰石(PCL/HA)纤维(2.5%和5%HA,质量分数),以提高其耐腐蚀性。力学性能测试结果表明,复合材料的压缩屈服强度从73MPa(纯镁)提高到151MPa,提高了107%。SEM、EDS和XRD分析表明,HA颗粒分布在多孔涂层中。极化曲线结果表明,涂层试样的耐腐蚀性能均优于未涂覆试样。PCL涂层使样品的腐蚀电流密度降低了两个数量级。通过极化和体外腐蚀试验证明了HA在涂层中的有效性。涂层和随后形成的Ca-P层阻碍了模拟体液与基体的接触和渗透,从而起到保护表面的作用。PCL/2.5%HA涂层样品的腐蚀速率最低,其平均值为0.98mm/a,与未涂层样品相比,在14天内减少了81%。根据3天MTT结果,使用PCL/2.5%HA涂层可使细胞活性从43%提高到121%。综上,涂覆PCL/2.5%HA纤维的Mg/HA复合材料在生物可吸收植入物方面具有广阔的应用前景。

关键词： 镁合金   翻边   单点渐进成形   数值模拟   回弹  

摘要： 目的以AZ31B镁合金板为研究对象,研究初始成形角、工具直径、成形温度及层间距对单点渐进圆孔翻边精度的影响规律。方法使用有限元软件对2 mm厚的镁合金板材进行数值模拟,通过计算翻边直壁处的平均回弹量,得出不同工艺参数对单点渐进圆孔翻边直壁轮廓的影响规律。通过正交实验分析了交互作用下工艺参数对圆孔翻边直壁处平均回弹量的影响,通过极差分析确定了最优工艺参数组合,并通过实验对所得结果进行了验证。结果随着初始成形角的增大、工具直径的增大、成形温度的升高及层间距的减小,圆孔翻边制件直壁处的成形精度提高,各因素按影响程度由大到小的顺序依次为:成形温度、初始成形角、工具直径和层间距。成形精度最高的工艺参数组合如下:初始成形角为30°、工具直径为10 mm、成形温度为275℃、层间距为0.5 mm。结论采用仿真模型模拟单点渐进圆孔翻边过程具有较高的准确性,使用优化后的工艺参数得到翻边零件直壁区域的最小厚度以及平均回弹量与仿真结果误差均在3%以内,升高温度可以明显提高单点渐进圆孔翻边的制件精度。

关键词： 镁合金   热处理   挤压   显微组织   耐腐蚀性  

摘要： 通过光学显微镜、电镜、XRD对固溶态、挤压态、时效处理挤压态AZ91D合金进行显微组织分析观察;对铸态、固溶态、挤压态AZ91D镁合金进行动电位极化、盐雾腐蚀试验、浸泡腐蚀失重试验。结果表明,挤压态AZ91D镁合金耐腐蚀性能优于固溶态的,时效处理后的挤压态AZ91D镁合金耐腐蚀性能好于挤压态的。固溶处理使β-Mg_(17)Al_(12)相不断溶解于α基体中形成过饱和固溶体,固溶态AZ91D镁合金在热挤压过程中不断从过饱和固溶体α基体中析出大量沿晶界分布的β相。Al元素可提高镁合金的腐蚀电位,降低镁合金腐蚀倾向性,从而延缓了腐蚀速度,使挤压态AZ91D镁合金的耐腐蚀性能提升。时效过程消除了在热挤压过程中材料内部出现的残余应力,使β-Mg_(17)Al_(12)相沿晶界分布更为均匀,进一步提升了AZ91D镁合金的耐腐蚀性能。

关键词： 镁合金   第一性原理   电子性质   弹性常数  

摘要： 基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了Mg-Al-Ca-Si合金中主要强化相Al_(2)Ca、Mg_(2)Ca和Mg_(2)Si的晶体结构稳定性、电子性质、弹性常数及声子性质,计算所得的晶格常数、实验数据与文献值吻合。合金形成热和结合能计算结果表明:Al_(2)Ca具有最强的合金形成能力和稳定性。计算了Al_(2)Ca、Mg_(2)Ca和Mg_(2)Si的体模量、剪切模量、杨氏模量和泊松比。结果表明:3种二元相均为脆性相。通过电子态密度、Muliken电子占据数和金属性计算分析结构稳定性机制,表明共价键强弱顺序依次为Al_(2)Ca、Mg_(2)Si、Mg_(2)Ca;声子性质表明Al_(2)Ca、Mg_(2)Ca和Mg_(2)Si分别在5.65、5.93和6.53 THz附近的晶格振动较强。

关键词： 冷却  

ISBN: (纸本)9787502498634

摘要： 本书系统介绍了冷却速度对稀土镁合金组织性能的影响规律，对镁合金材料的分类及应用、冷却速度对镁合金组织性能影响的研究现状、AZ91-RE (Ce, Y, Gd) 合金中化合物形成机理及性质、冷却速度对稀土元素在AZ91-RE (Ce, Y, Gd) 合金中固溶量的影响、冷却速度对AZ91-RE (Ce, Y, Gd) 合金微观组织的影响、冷却速度对AZ91-RE (Ce, Y, Gd) 合金力学性能的影响及其断裂和强化机理等方面进行了系统全面的分析与讨论。

关键词： 镁合金   热压缩   强度   热导率  

摘要： 在这项研究中，对挤压镁-锰-锌合金进行了热压缩处理。合金在 150°C以 15:1 的挤压比挤压，然后沿着挤压方向以真应变为0.9进行热压缩。通过光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射和透射电子显微镜研究了挤压态和热压缩态Mg-Mn-Zn合金的微观结构、机械性能和热导率。旨在通过获得均匀、细小的显微结构、以及降低织构强度，同时提高强度和导热性。屈服强度（YS）、极限拉伸强度（UTS）和伸长率（EL）得到了显著的提高，分别提高了77%、53%和10%。热导率也得到了显著的提高，从111 W/(m·K)提高到了125 W/(m·K)。本研究阐明了热压缩改善性能的机理，为开发具有优良热性能和力学性能的镁合金提供了一条有前景的途径。

关键词： 渗流铸造   3D打印Ti模板   力学性能   耐蚀性能   生物相容性  

摘要： 骨缺损患者在进行骨移植手术时需要植入多孔支架。本研究采用3D打印Ti支架为模板，渗流浇铸制备了Mg-1Zn-1Sn和Mg-1Zn-1Sn-0.2Ca合金支架，以实现支架内部完全连通和孔隙结构精准控制。结果表明：三种孔径的P模型的实际孔隙率和孔径均大于设计值。Ca元素的加入使合金的第二相由Mg2Sn相转变为CaMgSn相，并且细化了显微组织。Mg-1Zn-1Sn-0.2Ca合金支架的抗压屈服强度和压缩模量分别达到32.61 MPa和0.23 GPa。其电化学腐蚀电流密度可达14.64μA/cm2，瞬时腐蚀速率为0.335 mm/y。两种合金支架均无细胞毒性，不仅表现了优异的生物相容性，而且对大肠杆菌的抗菌效果均高于97.81%。表明Mg合金支架在骨缺损治疗方面具有巨大的临床应用潜力。

关键词： 挤压态AZ系镁合金   第二相体积分数   组织均匀性   力学性能  

摘要： 制备了挤压态AZ31、AZ61、AZ91合金,采用光学显微镜、扫描电镜、室温拉伸试验等研究了第二相体积分数及组织均匀性对挤压态AZ系镁合金性能的影响。结果表明:挤压态AZ31、AZ61、AZ91合金均由α-Mg基体和β-Mg17Al12相组成。随着Al含量的增多,晶粒尺寸减小,第二相体积分数增加,由弥散颗粒状分布变为平行于挤压方向的条带状和沿晶界链状分布。屈服强度由于第二相和织构软化的共同作用大于细晶强化作用从224.89 MPa逐渐降低至182.78 MPa,细晶强化和第二相的钉扎作用使抗拉强度从279.29 MPa大幅提高到356.22 MPa,细晶强化和晶粒均匀度提高使伸长率从8.81%增加到18.27%。

关键词： AZ31B镁合金   疲劳裂纹扩展   熵产   熵流  

摘要： 基于裂纹扩展过程中的复杂性，本文采用红外热像仪监测AZ31镁合金疲劳裂纹扩展过程温度变化，探究其热力学熵变化规律。结果表明，疲劳裂纹扩展过程中熵产表现出初期平缓下降后突然增加的变化趋势，曲线存在明显的拐点，可用作低速区和高速区的临界值判断，与试验测得的拐点平均误差为7.8%，为判断疲劳裂纹扩展低、高速区临界值提供了可靠的测试方法。此外，相同循环次数下熵流与裂纹扩展速率变化趋势呈线性关系，表明采用单根熵流拟合曲线是可代替Paris公式测量疲劳裂纹扩展速率的有效参数。