注铌法改善纯铁的抗腐蚀性研究

离子注入法能解决一些传统表面处理工艺所不能解决的问题,并在一些材料上得到了成功应用。为了研究其在核材料和昂贵材料上应用的可能性,利用离子注入表面化技术,在纯铁基体上进行了离子注入铌表面改性处理,并改性层元素的分布、化学态及耐腐蚀性能进行了分析和测试。实验结果表明,离子注入铌可不同程度地提高纯铁的抗电化学腐蚀、水汽腐蚀及热氧化腐蚀能力,最后讨论了注铌改性层耐蚀性提高的原因。     

氮离子注入对纯铁表面显微形貌的影响

铁基材料由于其可降解性和无毒性,在血管支架材料领域具有潜在的应用前景.采用40kV的氮离子注入工业纯铁,注入剂量为1×1017～7×1017ions/cm2, X射线衍射表征了材料表面的物相结构,采用原子力显微镜研究了离子注入剂量对材料表面形貌的影响,并用Ra、RMS和Rz定量研究了离子注入后的表面粗糙度.结果表明,氮离子注入对纯铁表面形貌产生了一定的影响,随着注入离子剂量的增加,材料表面的粗糙度也随之增加.     

离子注入硼、氮后纯铁表层的组织结构与性能

本文对纯铁进行了硼、氮离子注入试验，利用透射电镜和ｘ射线衍射仪分析了纯铁注入层的组织结构，而且对纯铁注入层的硬度和耐蚀性进行了测试。结果表明：纯铁注入硼离子后表层形成了弥散的ＦｅＢ相，晶界处形成了较粗大的Ｆｅ２Ｂ相；注入硼离子后再注入氮离子进一步形成了Ｆｅ２Ｎ和Ｆｅ３Ｎ相。硼、氮离子注入明显提高表层的硬度，显著地提高纯铁表层的耐蚀性。     

多能碳离子注入纯铁研究

利用离子注入表面优化技术,在不同温度下,采用多能量叠加方式将碳离子注入纯铁表面;利用XRD和AES等技术分析了表面改性层的相结构以及元素的分布;利用电化学极化法测试了注入样品的抗腐蚀性能.结果表明,573 K时注入的碳离子比373 K时注入的碳离子深;纯铁表面改性层有Fe2C、Fe3C新相生成;离子注入碳提高了纯铁表面抗电化学腐蚀的能力.     

离子注入纯Fe表面微观结构研究

本文应用透射电镜（ＴＥＭ）等方法对纯Ｆｅ中注入Ｎｉ＋、Ｍｏ＋、Ｂ＋及Ｎｉ＋＋Ｍｏ＋＋Ｂ＋引起表面层微观结构变化进行了研究，同时对不同注入条件进行了计算机模拟计算。结果表明，离子注入后纯Ｆｅ表面层微观结构有明显变化，较高剂量离子注入可使表面晶粒细化，并能形成表面非晶层，注入Ｎｉ＋后，注入层内出现以Ｆｅ为主的ｈｃｐ碳化物，部分α－Ｆｅ转变为γ－Ｆｅ，并呈现微孪晶形貌     

离子注入纯Fe表面微观结构研究

本文应用透射电镜等方法对纯Ｆｅ中注入Ｎｉ＾＋，Ｍｏ＾＋，Ｂ＾＋及Ｎｉ＾＋＋Ｍｏ＾＋＋Ｂ＾＋起表面层微观结构变化进行了研究，同时对不同注入条件进行了计算机模拟计算。     

纯铁在流动海水中的电化学腐蚀行为

为了探究纯铁在天然海水中的腐蚀机理以及流速对其腐蚀行为的影响,进而对铁合金腐蚀研究提供理论基础,采用自行制造的水槽式流体流动装置,模拟流动海水对纯铁的腐蚀状况,利用电化学测试手段(自腐蚀电位监测,动电位极化)并结合表面与截面形貌分析,研究了纯铁在静止和选取流速(0.2,0.3,0.4 m/s)下的海水中的腐蚀行为.结果表明:纯铁在流动海水中的耐蚀性比静止时差,且流速越大耐蚀性越差,其腐蚀过程仍主要受阴极氧扩散控制;纯铁在海水中的自腐蚀电位随流速的提高而负移.纯铁在静止海水中的腐蚀产生突起状形貌,在流动海水中腐蚀产生具有明显方向性的腐蚀坑.     

纯钛材离子渗氮后在Hank’s人工模拟体液中的电化学性能

为了提高纯钛材的表面硬度及耐蚀性,使之更适应人体环境,对铸态纯钛材表面进行离子渗氮。利用能谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜及显微硬度计研究了渗氮钛材的成分、相结构、形貌及硬度,利用动电位极化曲线及交流阻抗谱对比研究了纯钛材及离子渗氮钛材在37℃的Hank’s人工模拟体液中的电化学行为。结果表明:经过650℃渗氮处理后,铸态纯钛材表面形成了17μm的梯度渗氮层,其相组成为α-Ti(N),Ti2N,TiN;表面显微硬度约为(650±20)HV,为铸态纯钛材的2.3倍;离子渗氮钛材的耐蚀性明显提高。     

65Nb钢氮离子注入后表面性能研究

通过干涉条纹分析，研究了６５Ｎｂ模具钢经表面Ｎ＾＋注入强化处理后的磨损行为，提出了磨损性能最佳的Ｎ＋注入工艺，该工艺用于６５Ｎｂ模具钢十字头光冲模具，其寿命显著提高。     

医用NiTi形状记忆合金的腐蚀特性

研究了0.9%NaCl生理液、Hank's模拟体液和Tyrode's模拟血液的pH值和Cl-离子浓度对医用NiTi形状记忆合金Ni离子腐蚀溶出的影响.结果表明,三种模拟体液的氧化还原电位不同,使Ni离子释放呈现出差异,Tyrode's模拟血液中Ni离子释放量较高;随着pH值的增大Ni的Flade电位降低,从而使Ni离子释放量降低;随着Cl-浓度增加,Ni离子释放量增大,呈现出较强的Ni选择性腐蚀行为,而Ti的腐蚀微弱,点蚀是其主要的腐蚀形式.     

镁基纳米复合材料在模拟体液中的腐蚀行为

以AZ80A市售镁合金为参照，研究了镁基纳米复合材料镁，即：碳纳米管（Mg／CNT）复合材料及氧化镁（Mg／MgO）纳米复合材料在模拟体液中的腐蚀行为．浸泡过程中测量溶液的pH值变化，在浸泡1、4、8、10、20和30d后计算其腐蚀速率，并通过XRD分析腐蚀产物成分．结果显示：Mg／MgO纳米复合材料比Mg／CNT复合材料耐腐蚀，Mg／CNT复合材料在4d时已经腐蚀完，AZSOA型镁舍金最耐腐蚀。三者的腐蚀产物成分基本相同，均为Mg2CI（0H）3-4H2O及少量的MgCl2.     

Extremely high pitting resistance of NiTi shape memory alloy thin film in simulated body fluids

In this paper the corrosion behavior of NiTi thin films fabricated by sputtering from Ni and Ti targets has been studied by cyclic potentiodynamic polarization tests in Hank's and Ringer's solution at 310 K. For comparison, bulk NiTi Shape Memory Alloy (SMA) has also been studied to elucidate the different corrosion behavior of bulk and thin film material. The electrochemical experiments reveal that thin film NiTi SMA has comparable corrosion current density (i_corr), much higher pitting corrosion potentials and wider passive range than the bulk NiTi. We show that NiTi SMA vapour deposited thin films are less susceptible to pitting corrosion than the bulk.     

Corrosion process of pure magnesium in simulated body fluid

The chemical and physical processes of magnesium in simulated body fluid (SBF) were investigated. The corrosion rate of magnesium was measured after 3, 5, 7, 14 and 21 days of immersion, respectively. It was found that the corrosion rate decreased with increasing immersion time, while the pH of SBF changed inversely. Network-like cracks and pits were the main damages resulting from corrosion, and the localized buildup of chloride ions was the major cause of pit formation.     

二水磷酸氢钙(DCPD)涂层对纯镁在模拟体液中腐蚀行为的影响

使用液相化学沉积技术在纯镁表面制备了二水磷酸氢钙(DCPD)涂层,并通过在SBF中的浸入腐蚀实验研究了涂层对镁耐蚀性的影响.结果表明,涂层提高了镁在仿生环境中的耐腐蚀能力,这种作用随时间的延长而增强;涂层抑制了Mg(OH)2腐蚀产物层的形成;DCPD在SBF中逐步溶解,但是在浸泡21d以后,试样表面仍然残留着DCPD颗粒.     

镁钙锌合金在人体模拟体液中的腐蚀行为

研究了两种钙含量相同、锌含量(质量分数)不同的镁合金(Mg-1.0％Ca-0.3％Zn和Mg-1.0％Ca-1.0％Zn)在模拟体液(Simulated body fluid,SBF)中的腐蚀行为.通过三电极体系动电位法、析氢法、pH计和扫描电子显微镜对合金在SBF中的极化曲线、浸泡过程中析出氢气量、SBF的pH值变化以及浸泡后的合金形貌进行分析和研究.结果表明:两种合金的耐腐蚀性均好于纯镁,其中合金Mg-1.0％Ca-1.0％Zn较合金Mg-1.0％Ca-0.3％Zn在SBF中极化阻力大,析出氢气量减少,在1～48 h内SBF溶液的pH值增加较快,SBF溶液的碱化较快;浸泡后合金Mg-1.0％Ca-1.0％Zn表面较平整,合金的耐腐蚀性较好,腐蚀速率能基本满足作为体内植入生物材料的要求,且在SBF中日离子溶出量不超过人体耐受量的前提下,其体内植入物制品表面积上限可达179 cm2,具有较大的实用性.     

Initial formation of corrosion products on pure zinc in simulated body fluid

Zinc was recently suggested to be a potential candidate material for degradable coronary artery stent. The corrosion behavior of pure zinc exposed to r-SBF up to 336?h was investigated by electrochemical measurements and immersion tests. The morphology and chemical composites of the corrosion products were investigated by scanning electron microscope, grazing-incidence X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy and Fourier transform infrared spectrometer. The results demonstrate that the initial corrosion products on the pure zinc mainly consist of zinc oxide/hydroxide and zinc/calcium phosphate compounds. The pure Zn encounters uniform corrosion with an estimated corrosion rate of 0.02–0.07?mm?y^?1 during the immersion, which suggests the suitability of pure Zn for biomedical applications.     

In-situ scanning electron microscopy and electron backscatter diffraction investigation on the oxidation of pure iron

Abstract

α-iron samples, with a 4 to 6 nm oxide layer on top of the surface due to preparation, were oxidised in situ within a scanning electron microscopy equipped with electron back-scatter diffraction. At 773 and 973 K, two different growth mechanisms during the initial stage of iron oxide formation could be observed, layer-by-layer growth at 773K and island growth at 973 K. The growth mechanism at 973K is correlated to the formation of a thin layer of Fe_1–XO (wüstite) prior to Fe₃O₄ (magnetite) crystallisation whereas at 773K only magnetite was found as newly grown oxide. Magnetite showed a strong epitaxial relationship to α-iron with its {111} plane growing preferentially on the {110} plane of iron.