关键词： 仿生结构   复合涂层   镁合金   石墨烯取向   耐蚀性  

摘要： 通过旋涂方法制备具有“砖泥”结构的仿生石墨烯−环氧树脂复合涂层。合成咪唑基离子液体修饰的石墨烯(GI)以改善石墨烯(G)和环氧树脂之间的界面相容性。通过扫描电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱观察和分析其表面形貌和化学结构,利用热成像仪记录表面温度变化,通过体积表面积电阻率测试仪和激光闪点法分别测定涂层的表面电阻率和导热系数,通过电化学阻抗谱和盐雾腐蚀试验表征其耐蚀性。复合涂层中的GI层呈现出近似平行的取向,从而提高热传导和静电耗散效率。穿过平面的导热系数和表面电阻率分别为0.77 W·m^(−1)·K^(−1)和1.6×10^(6)Ω·cm。电化学阻抗谱测试表明,经过40 d的浸泡,涂层的低频模量达到6.76×10^(10)Ω·cm^(2),比纯环氧涂层提高约2个数量级,表现出优异的耐腐蚀性。

关键词： 镁合金   纵波轧制   有限元法   应变   金相组织   损伤  

摘要： 纵波轧制+平辊轧制(LFR)是一种减轻镁合金轧制边裂的新型轧制工艺,通过一道次纵波轧制+二道次平轧,可有效减少镁合金板材边裂。为了进一步明晰LFR变形规律,通过对比AZ31镁合金板材纵波轧制+平轧(LFR)及平轧+平轧(FFR)热-力耦合有限元虚拟轧制对比和物理实验,分析了纵波轧制变形区金属变形规律及其对板材边部损伤的影响。结果表明:纵波轧制形成了异形搓轧区,板材各部位受到较大的三向剪切作用;急速金属流动产生的塑性变形热避免了板材边部温降,有利于提升塑性;剪切及温度影响促使LFR板材形成混晶组织,降低了波谷部位损伤,进而有效抑制了镁合金板材边裂的产生及发展。

关键词： 透光性   甲基丙烯酰化明胶   磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯   生物相容性   抗蛋白吸附  

摘要： 甲基丙烯酰化明胶(gelatin methacryloyl,GelMA)水凝胶透光性、抗蛋白吸附能力较弱,限制了其在人工角膜的应用。基于GelMA水凝胶,引入具抗生物吸附能力及生物相容性的磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯(Methacryloxyethyl sulfobetaine,SBMA),构建系列比例的复合两性离子水凝胶GelMA-SBMA体系,讨论单体配比对水凝胶理化性能、生物学性能的影响,并进行体外细胞实验,讨论复合水凝胶对细胞生长、增殖的影响。结果表明,GelMA∶SBMA为5∶1的复合水凝胶在700 nm波长下透光率可达94%,与纤维蛋白的接触角保持在90°以上,体现出抗蛋白吸附能力。细胞实验表明,SBMA的引入有助于细胞生长、增殖,体现出良好的生物相容性。

关键词： 铸造镁合金   固溶处理   力学性能   显微组织   强化机理  

摘要： 探讨了固溶温度和固溶时间对EV31A镁合金力学性能、显微组织、断口形貌的影响。结果表明:当固溶温度520℃时,EV31A镁合金综合力学性能最优。固溶时间大于6h后,固溶时间对其抗拉强度、伸长率的影响不大,固溶时间取6~10h为宜。

关键词： 微合金化   Mg-2Sn系镁合金   铸态   挤压态   力学性能   微观组织  

摘要： 研究微量Mn元素对Mg-2Sn铸态和挤压态合金力学性能提升机制。采用铸造和热挤压方法将质量分数为0.3%、0.5%和1.0%的Mn元素添加到Mg-2Sn镁合金中,分别获得铸态和挤压态两种合金。采用电子万能材料试验机研究其力学性能;利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和电子背散射衍射(EBSD)研究其微观组织变化规律。随着Mn含量从0.3%增加到1.0%,铸态合金中第二相由Mg 2 Sn相向Mg 2 Sn与α-Mn相共存转变。第二相的转变使得铸态合金屈服强度和抗拉强度显著提升,延伸率变化不大,其中当Mn含量为0.5%时,其综合性能最佳,抗拉强度为210.3 MPa,屈服强度为117.5 MPa,延伸率为12.2%。挤压态合金随着Mn含量的增加,合金抗拉强度和屈服强度均增加,但延伸率降低,这可能与高Mn含量的合金形成较高的位错有关,其中挤压态Mg-2Sn-0.5Mn合金具有最佳的综合力学性能,抗拉强度为240.4 MPa,屈服强度为186.4 MPa,延伸率为13.1%。微量Mn元素可显著提升铸态和挤压态合金的抗拉强度和屈服强度,其中Mg-2Sn-0.5Mn合金综合力学性能最优。

关键词： 镁合金   微弧氧化   红色   硫酸铜   耐蚀性  

摘要： [目的]镁合金微弧氧化在装饰性方面的研究报道不多。[方法]采用微弧氧化技术在ZM5镁合金表面制备了红色的微弧氧化陶瓷层,研究了主盐Na2SiO3和着色剂CuSO_(4)的质量浓度,配位剂的种类,以及氧化时间对膜层的影响。[结果]在含有Na2SiO320.0g/L、CuSO_(4)0.5g/L、乙二胺四乙酸二钠0.5g/L和NaF 0.5g/L的电解液中,以电流密度3.5A/dm^(2)氧化25min,能够获得厚度约为31.4μm的红色微弧氧化膜。该膜层致密,主要由MgO、Mg_(2)SiO_(4)和CuO组成,在铜加速乙酸盐雾试验中出现锈蚀的时间为48h。[结论]ZM5镁合金表面红色微弧氧化膜的耐腐蚀性能比在不加CuSO_(4)时所得白色微弧氧化膜更好。

关键词： 腐蚀与防护   镁合金   实验教学  

摘要： 设计了镁合金腐蚀与防护综合实验中镁合金防护、腐蚀性能评定两大模块,实验方案从镁合金成分设计、表面处理工艺两方面开展,通过析氢测量、浸泡失重、电化学实验表征镁合金的腐蚀速度,进而探究实验方案的可行性。教学模式以学生为主体,采用线上线下教学,将科学研究的方法引入实验教学,实验内容具有延续性,实现了科教融合。

关键词： 搅拌摩擦焊   铝合金   镁合金   钢轨钢  

摘要： 从搅拌头几何特征对焊接过程的影响、动车组车体部件的搅拌摩擦焊与钢轨的搅拌摩擦焊3方面总结了搅拌摩擦焊技术在轨道交通领域的应用现状与发展前景。在搅拌摩擦焊过程中,搅拌头几何特征会影响焊接产热与材料流动,进而影响接头性能。因此,应合理设计搅拌头的轴肩形状与尺寸、搅拌针形状与尺寸及搅拌针螺纹。目前,动车组车体部件主要材质为铝合金,其搅拌摩擦焊工艺已较成熟。随着交通运载装备制造领域对轻量化的需求进一步增大,部分车体部件中开始采用镁合金,其搅拌摩擦焊是未来的研究方向。其中,铝-镁异质合金中对于IMCs的调控是研究重点。在钢轨搅拌摩擦焊方面,采用低转速与低焊接速度的方式,可以抑制马氏体组织形成,满足中国铁道行业标准的要求。在此基础上提升焊接效率,是未来研究的关键。

关键词： 3D打印   植入材料   生物相容性   耐腐蚀性   医用钛合金   机械强度   多孔钛合金   应力水平  

摘要： 医用钛合金凭借良好的生物相容性,优秀的机械强度和耐腐蚀性成为骨科修复领域应用最广泛的植入材料之一[1-2]。然而传统致密钛合金植入物的弹性模量远高于人体骨组织,由此产生的应力屏蔽效应使周围骨质长期处于较低的应力水平而逐渐被吸收,最终引发植入物无菌性松动[3]。研究表明,通过3D打印制备多孔支架是消除这种弹性模量不匹配的有效方法[4]。多孔支架能促进骨长入和骨整合,使骨和多孔结构之间形成机械连锁来提高固定效果[3],但促进其成骨的最佳孔隙尺寸目前尚无统一标准[5]。

关键词： 镁合金   晶体塑性有限元   织构演化   孪生   力学性能  

摘要： 研究了AZ31镁合金塑性变形过程中因不同晶体取向导致的各向异性和拉压不对称性,探索了塑性变形过程中织构演变规律、孪生和力学性能之间的关系。采用晶体塑性有限元建立具有不同晶体取向的AZ31镁合金模型,通过室温单轴压缩和拉伸实验相结合的方法,发现晶体的塑性变形行为在很大程度上取决于晶体取向,不同的晶体取向导致了镁合金塑性变形行为的各向异性,轴向屈服强度和抗拉强度高,径向屈服强度和抗拉强度低。镁合金塑性变形过程中,随着应变量的增加,孪晶激活体积分数不断上升,因不同加载方向导致晶粒c轴发生不同转动,径向孪晶激活体积分数高,轴向孪晶激活体积分数低;孪晶的激活直接导致了织构的极密度发生偏移,径向孪晶激活体积分数高,所以径向的织构的极密度偏移更大。在镁合金塑性变形过程中,出现明显孪晶的点与应力突变的点相吻合,当孪晶激活体积分数达到一定值时,应力发生突变,此时晶体取向发生变化,新的滑移系启动,反映了滑移和孪晶机制耦合对力学性能的影响。