生物医用Mg-3Zn-0.2Ca合金显微组织与性能研究

生物医用Mg-3Zn-0.2Ca合金的显微组织,力学性能,腐蚀行为通过光学显微镜,扫描电镜,力学测试以及模拟体液浸泡手段进行了研究。X射线衍射结果表明该合金的主要第二相为Mg7Zn3, Mg2Zn3, 和Mg4Zn7的金属间化合物相。经过56:1挤压比后的挤压态Mg-3Zn-0.2Ca合金的晶粒尺寸平均为2.5um,相比铸态的119.1um下降了47.6倍。屈服强度,抗拉强度以及延伸率分别为205MPa, 336MPa 和17.85%。挤压态合金的耐蚀性也明显优于铸态合金,其原因主要为晶粒细化。本文设计的新型生物医用Mg-3Zn-0.2Ca合金呈现出良好的综合力学性能以及耐蚀性。     

固溶加热速率与Al−Mg−Si−Cu合金力学性能、显微组织及织构的关系

通过拉伸试验、扫描电镜、X射线衍射仪和EBSD技术研究固溶加热速率与Al?Mg?Si?Cu合金力学性能、显微组织及织构的关系.实验结果表明,固溶加热速率与力学性能、显微组织及织构的关系是非单调的.随着加热速率的增加,强度变化取决于拉伸方向;加工硬化指数n先减小,后增加;塑性应变比r值先增加,后减小,最后又增加.加热速率...     

Al−Si−Mg−Er合金的热稳定性和析出相的显微组织

采用显微硬度计和透射电镜研究Er元素对热处理Al?Si?Mg合金显微硬度和析出行为的影响.作为对照,同时研究人工时效前引入自然时效对合金硬度和析出行为的影响.研究结果表明,过时效Al?Si?Mg?Er合金的热稳定性与析出相的平均尺寸密切相关.未引入自然时效时,Al?Si?Mg?Er合金中 β'相的平均尺寸小于Al?Si...     

耐热Mg-Zn-Si-Ca合金的显微组织和力学性能

开发了一种新型的Mg Zn Si Ca合金 ,研究了新合金的组织与力学性能之间的关系。研究结果表明 ,Mg 6Zn 1Si合金有较好的综合力学性能。但是由于合金中的主要强化相Mg2 Si呈粗大的汉字状 ,分布于晶界周围 ,在受到应力作用时 ,这种汉字状相与基体的界面处容易产生微裂纹 ,降低合金的抗拉强度、塑性等力学性能。在Mg 6Zn 1Si合金中加入微量Ca后 ,合金的组织得到明显细化 ,并使Mg2 Si强化相形貌由粗大的汉字状转变为细小、弥散分布的颗粒状。由于显微组织的改善 ,使得Mg 6Zn 1Si合金的室温和高温力学性能均有一定的提高     

Mg基非晶合金的形成能力和力学性能分析

在水冷铜坩埚中采用铜型吸铸法制备直径为3mm的棒状Mg81Zn17Ca2、Mg63Zn32Ca5、Mg65Zn30Ca5合金材料,利用X射线衍射仪（XRD）和扫描电子显微Mg14Zn22Ca64、镜（SEM）等对Mg基非晶合金的形成能力和力学性能进行研究。结果表明：Mg65Zn30Ca5的非晶形成能力最强,Mg63Zn32Ca5和Mg14Zn22Ca54次之,Mg8iZn17Ca2最弱。Mg65Zn30Ca5力学性能519MPa;Mg811Zn17Ca2次之,约为493MPa;Mg63Zn32Ca5和Mg14Zn22Ca64最好,断裂强度最大约为断裂强度都较低。四种成的分的Mg-Zn-Ca合金均为脆性断裂,几乎没有塑性应变。     

新型挤压Mg-2Ca-5Zn合金的组织与性能

采用光学显微镜、扫描电镜、万能材料试验机研究了热挤压后Mg-2Ca-5Zn镁合金的显微组织与力学性能.结果表明,挤压Mg-2Ca-5Zn合金具有较细的晶粒组织,第二相Ca2 Mg6Zn3与Mg2Ca被破碎,其分布变得细小弥散;挤压Mg2Ca-5Zn合金比铸造镁合金的力学性能有较大提高,其抗拉强度与伸长率分别达到368 MPa和11.8％.     

挤压态Mg-Zn-Mn-Ca合金力学性能的线性回归分析

利用均匀试验设计法确定了Mg-Zn-Mn-Ca镁合金的成分配比。通过气氛保护炉制得铸锭,并利用差热分析、均匀化处理和正挤压获得所需合金,利用线性回归分析方法建立该合金的力学性能回归方程。结果表明:置信度为99%的情况下,力学性能线性回归方程特别显著,可满足定量分析要求。Mg-Zn-Mn-Ca挤压态镁合金的力学性能与Zn和Ca的含量,Zn、Mn和Ca含量的平方,Mg与Ca以及Mg、Zn和Ca的交互作用呈线性关系。     

热处理工艺对砂型铸造Al−2Li−2Cu−0.5Mg−0.2Sc−0.2Zr合金显微组织和力学性能的影响

研究不同热处理工艺对砂型铸造Al?2Li?2Cu?0.5Mg?0.2Sc?0.2Zr合金显微组织和力学性能的影响.设计三级固溶处理方案((460℃,32 h)+(520℃,24 h)+(530/540/550℃,4/12/24/32 h))和不同温度(125,175,225℃)时效处理方案用于比较.采用光学显微镜(OM...     

高强度Mg-Zn-Ca-Al合金的研究

采用铜模铸造法制备了Mg80Zn16-xCa4Alx(x=2、4、6)和Mg75Zn17Ca4Al4高强度镁合金,分别采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和万能力学实验仪研究了合金的组织、断口形貌、相组成和力学性能.试验结果表明.Mg80Zn16-xCaAlx(x=2、4、6)和Mg75Zn17Ca4Al4合金的压缩强度分别为560 MPa、560MPa、540MPa和635 MPa,屈服强度分别为310MPa、310MPa、330MPa和600MPa.合金具有高达2.67×105 N·m·kg-1的比强度,Mg75Zn17Ca4Al4合金的屈服强度是稀土高强度镁合金断裂强度的2倍.其他合金的屈服强度与稀土高强度镁合金的断裂强度相当.所研究的系列镁合金是目前所报道的强度和塑性最高的不含过渡族金属的镁合金.     

合金元素对ZL107组织与力学性能的影响

为提高ZL107合金的力学性能，研究了Ti、B、Cd、Mg、Zn、Ag等合金元素对ZL107合金显微组织和力学性能的影响。结果表明，Ti、B使合金晶粒细化，改善显微组织；Cd、Mg、Zn可以提高合金的抗拉强度和硬度；而Ag的加入可以显著提高合金的伸长率。通过加入以上几种合金元素并配以合适的热处理工艺，可以进一步提高ZL107的综合力学性能。采用51012固溶处理和150℃时效处理时可以得到较好的强度和塑性配合。     

添加微量Ag对高Zn超高强铝合金微观组织和力学性能的影响

探讨了添加微量Ag对高Zn超高强Al-Zn-Mg-Cu合金微观组织和力学性能的影响.采用力学拉伸实验、能谱分析、扫描电镜和透射电镜等手段对不同热处理方式的合金进行了分析.结果表明:向合金中添加微量Ag会促进粗大相的形成,消耗合金元素Zn、Mg,对合金力学性能不利.在采用相同的固溶时效工艺时,加Ag合金的抗拉强度降低了近40 MPa.但另一方面,Ag可以提高合金的固溶处理温度,使残留的粗大相在更高的固溶温度下较充分固溶,降低Ag对合金力学性能的不利影响.采用高温固溶处理后,加Ag合金T6态抗拉强度与不加Ag合金相当,但塑性有所下降.在时效过程中,微量Ag会促进过渡相的形成,并提高GP区和过渡相的稳定性,但使合金到达峰值的时间延长.     

Cu对铸造Mg-4Zn-0.5Ca镁合金的组织及性能影响

以Mg-4Zn-0.5Ca合金为研究对象,研究了Cu对Mg-4Zn-0.5Ca合金组织及力学性能的影响。结果表明,Cu可以通过与Zn原子结合形成Mg-Zn-Cu三元相在α-Mg基体边界富集,阻碍基体长大,使Mg-4Zn-0.5Ca合金铸态组织得到细化,合金主要由α-Mg,Ca2Mg6Zn3,Mg Zn Cu相组成。Cu元素可以提高Mg-4Zn-0.5Ca合金的硬度及抗拉强度,当Cu含量为1%时,铸态Mg-4Zn-0.5Ca-1Cu合金的抗拉强度和屈服强度分别为149 MPa、102 MPa,相对于基本合金提高了14.6%和29.1%,合金硬度提高18.8%至63 HV。过量的Cu会使合金中的析出相呈连续的网状分布在晶界上,导致力学性能的下降。     

Mg-Zn-Ca合金的非晶形成能力及力学性能

利用铜模铸造制备直径为1~4 mm的Mg72-xZn28Cax(x=1~6)合金,采用XRD、DSC、SEM和力学性能试验机分别对合金的非晶形成能力、相组成、断口形貌和力学性能进行研究。结果表明:在x为3、4和5时,Mg72-xZn28Cax合金的非晶形成能力(以直径表示)分别为2、3和2 mm;而当x为1、2和6时,Mg72-xZn28Cax合金的非晶形成能力低于直径为2 mm的;当x为3和5时,直径为2 mm的非晶态合金的屈服强度分别为591 MPa和662 MPa,塑性变形量分别为0.5%和0.2%;直径为3、2和1 mm的Mg68Zn28Ca4非晶合金的屈服强度分别为540、611和610 MPa,塑性变形量分别为0.48%、1.28%和6.2%,Mg68Zn28Ca4非晶合金是目前所报道的塑性变形量最大的镁基非晶合金;单位剪切面上弹性能的减少及其分布均匀性的改善是样品尺寸减小促使塑性应变量提高的主要原因。     

Mg97Zn1Y2合金的摩擦磨损性能研究

研究了铸态Mg97Zn1Y2合金的室温、高温力学性能和干摩擦条件下摩擦磨损行为,并与AZ91合金进行了对比.结果表明:室温下AZ91合金的屈服强度要高于Mg97Zn1Y2合金,但高温下Mg97Zn1Y2合金较AZ91合金表现出更好的热强性,当温度超过150 ℃时,AZ91合金的屈服强度急剧下降,Mg97Zn1Y2合金则下降较少.Mg97Zn1Y2合金由轻微磨损向严重磨损的转变点明显滞后于AZ91合金,相同载荷范围内Mg97Zn1Y2合金磨损表面的温升要低于AZ91合金,其原因是Mg97Zn1Y2合金中的金属间化合物Mg12YZn较AZ91合金中的Mg17Al12相具有更佳的热稳定性.     

正挤压态Mg-1Zn-1Ca合金的显微组织及其在SBF溶液中的腐蚀行为

通过合金化、均匀化热处理和正挤压制备Mg-1Zn-1Ca(质量分数,%)合金,采用电化学方法、浸泡腐蚀法研究合金在人体模拟体液(SBF)中的腐蚀行为.采用OM和SEM观察合金组织和腐蚀产物层形貌,用SEM附带的EDS分析合金相成分和腐蚀产物成分,采用Fourier变换红外吸收光谱对腐蚀产物官能团进行结构分析,结合XRD结果确定腐蚀产物的相组成.结果表明,Mg-1Zn-1Ca合金由a-Mg,Mg2Ca和Ca2Mg6Zn3组成.在SBF溶液中浸泡72 h后,Mg-1Zn-1Ca合金的腐蚀产物为HA(Ca10(OH)2(PO4)6),Ca CO3,Mg Cl2和Mg(OH)2.在浸泡腐蚀过程中,高活性的Mg2Ca相作为阳极率先发生腐蚀,从而对周围a-Mg基体起到一定保护作用,而Ca2Mg6Zn3相活性最低,加剧了a-Mg基体的腐蚀.正挤压态合金耐蚀性能优于铸态合金的耐蚀性能.     

通信材料Mg-Zn-Al-Ca合金微观组织及力学性能分析

以通信材料Mg-Zn-Al-Ca合金为研究对象,对不同Al元素的铸态Mg-4Zn-x Al-0.2Ca合金微观组织及力学性能进行试验。结果表明:Mg-4Zn-0.2Ca合金由白色初生-Mg+Mg Zn2共晶组织组成,随Al元素含量不断增加,初生相逐渐变得细小且均匀,合金维氏硬度、弹性模量、和抗拉强度都不断增加,极限抗拉强度呈现先增加后减小的趋势,而断裂伸长率不断减小;当Al元素含量为3%时,该合金极限抗拉强度达到最大值201.8 MPa;当Al元素含量为1%时,合金的断裂伸长率最大值为12.5%。     

钙对Mg-4Zn合金组织，织构及力学性能的影响

本文研究了钙对Mg-4Zn合金组织,织构及力学性能的影响。铸态Mg-4Zn合金包含α-Mg相和MgZn相,Ca的加入还生成了Ca2Mg6Zn3三元相。结果表明,Ca显著细化挤压板材的晶粒尺寸,弱化板材织构。沿着板材横向,Mg-4Zn-0.3Ca合金的屈服强度为163MPa,最终抗拉强度达到260MPa。并且,加钙后的合金延伸率从Mg-4Zn合金的19%提高到24%。本文分析了合金的再结晶机制,织构演变机理和强韧化机制,另外,合金力学性能与各向异性也得到了分析。     

Mg-6Zn-1Mn-2Sn-0.5Ca合金挤压态和热处理态的组织与力学性能

利用光学显微镜、X 射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、硬度以及力学性能测试等对挤压态和时效处理的Mg?6Zn?1Mn?2Sn?0.5Ca 镁合金的显微组织和力学性能进行研究。研究结果表明：合金铸态的相组成为α-Mg, Mn, Mg7Zn3, Ca₂Mg₆Zn₃ 和CaMgSn相组成。挤压态组织为完全动态再结晶组织,晶粒尺寸约为2.8 μm。固溶时效处理(T6,180 ℃+10 h)后,合金的强度明显增加,屈服和抗拉分别为320 MPa 和390 MPa。合金强度的提高主要是由于晶界强化,固溶强化和析出强化作用。     

复合添加Yb和Ca对Mg-6Zn合金组织的影响

利用OM、SEM、EDS、XRD及DSC等测试方法研究了复合添加Yb和Ca对Mg-6Zn合金组织的影响。结果表明:Mg-6Zn-0.2Ca合金铸态组织主要由α-Mg、Mg7Zn3、MgZn2及MgZn等相组成,合金组织有被Ca细化趋势;复合添加微量Ca和Yb后,枝晶组织呈"花瓣"状,并随Yb含量增加,"花瓣"状组织明显增多,其晶粒稍有细化;经固溶处理(T4)后,Mg-6Zn-0.2Ca-xYb(x=0、1、1.5)合金组织由铸态时枝晶转变成等轴晶,与Mg-6Zn-0.2Ca合金相比,含Yb合金晶粒有明显粗化现象;Mg-6Zn-0.2Ca-1.5Yb合金中含有稳定的三元Mg-Zn-Yb化合物,初步认定该化合物中Zn、Yb的原子比在4~6之间。     

Ca对快速凝固Mg-6Zn合金薄带组织与性能的影响

采用双辊快速凝固技术制备了Mg-6Zn-xCa合金薄带,通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、差示扫描量热分析仪及显微硬度计研究了薄带的组织与性能特征。结果表明,不仅快速凝固显著细化晶粒和第二相,Ca也有助于合金微观组织的进一步细化;快速凝固Mg-6Zn合金的组织由过饱和固溶体a-Mg、Mg51Zn20,以及少量的Mg2Zn3和MgZn2组成。随着Ca的加入,Mg2Ca、Ca2Mg6Zn3和MgZn2相逐渐增多,而Mg2Zn3和Mg51Zn20却有所减少,因此,Ca的添加有助于提高快速凝固Mg-6Zn合金的热稳定性。