SNAP溶胶组成对镁合金涂层耐蚀性的影响

本文利用纳米自组装颗粒工艺(SNAP)在AZ31B镁合金表面制备了防腐涂层。通过透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)观察及电化学阻抗谱(EIS)、电导率测试等,对SNAP溶胶的纳米粒子形态和电导率,以及SNAP涂层的表面形貌和耐蚀性进行了测试,研究了不同含量的有机硅烷前躯体3-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)和正硅酸乙酯基硅烷(TEOS)、溶剂水、助溶剂无水乙醇、交联剂三乙烯四胺(TETA)等对镁合金SNAP涂层耐蚀性的影响。研究结果表明,随着溶胶中TEOS和TETA含量的增大,镁合金涂层耐蚀性呈先增大后减小的趋势;随着溶胶中水含量的增大,镁合金涂层耐蚀性提高;溶胶中无水乙醇的含量较低时,对镁合金涂层耐蚀性的影响较小。     

生物材料用Mg-Y-Zn-Zr合金的微观结构及体外降解行为

通过向纯镁中添加微量的合金化元素（Y、Zn和Zr）,采用熔融浇铸法制备了名义成分为Mg1.5Y1.2Zn0.44Zr四元可降解镁合金生物材料,并对其进行了均匀化处理和挤压。 对这3种状态的镁合金进行了微观结构及在模拟体液(SBF)中体外降解行为的测试和分析,结果表明,合金主要由α-Mg基体和Mg12ZnY第二相组成;合金经过挤压后的组织得到了明显的细化;因此挤压后合金的降解性能得到明显改善;合金在模拟体液中生成的降解产物主要是含Ca和Mg的磷酸盐。     

基于J-C模型的镁合金MB2动静态拉伸破坏行为

为了研究不同应力状态和应变率条件下镁合金MB2的拉伸破坏行为,利用材料试验机和分离式Hopkinson拉杆(SHTB),对镁合金MB2的光滑及缺口圆柱试件进行了动静态拉伸加载;拟合得到了镁合金MB2的动静态拉伸本构关系,建立了其修正的Johnson-Cook失效破坏准则,并对不同试件的拉伸破坏行为进行了数值模拟;利用SEM对宏观破坏模式对应的微观损伤机理进行了分析。结果表明,随着应力三轴度的增加,镁合金MB2的等效破坏应变先增大后减小,宏观破坏模式由剪切转为正拉断,微观损伤机制由混合断裂转变为韧窝断裂;而随着应变率的增加,等效破坏应变不断减小,破坏模式不发生改变。Johnson-Cook本构关系和修正后的Johnson-Cook失效破坏准则能较好地拟合动态静态拉伸实验结果并预测不同试件的杯锥形破坏特征。     

镁合金MB2在高应力三轴度下的拉伸破坏行为研究

通过光滑试件及不同曲率半径缺口圆柱试件的拉伸试验,实现对镁合金MB2的单向及多向应力状态加载。结合数值模拟分析,研究了不同试件在拉伸加载过程中应力状态的变化。以应力三轴度为参数,给出了镁合金MB2等效破坏应变的变化规律,在应力三轴度-等效破坏应变空间建立了镁合金MB2的失效破坏准则。利用扫描电镜对试件断口形貌进行观察,分析了导致材料宏观延性变化的微观损伤机理,对不同应力状态下镁合金MB2的失效破坏行为做出了合理解释。     

激光诱导AZ31B镁合金薄板动态响应实验研究

为分析在激光冲击波作用下AZ31B镁合金薄板背面的动态响应,采用聚偏氟乙烯贴片传感器与数字示波器对强激光诱导的冲击波进行测量,得到压电波形,结合冲击波的传播特性,对弹塑性双波的传播规律进行了研究。结果表明:激光诱导的材料动态响应是快速的;压电波形图反映出的弹性前驱波与塑性加载波传播到靶材背面的时间与理论时间相符;弹性前驱波能量小引发的波形振幅较小,紧随着的塑性加载波能量大并引起较大振幅波动,弹塑性双波卸载过程与紧接着的加载过程导致了压电信号的波动振幅提高。     

基于分子动力学模拟的石墨烯镁基复合材料力学行为

镁合金因其低密度被视为最轻的工程结构金属材料,但因较差的塑性变形行为限制了其广泛应用,因此增强镁合金的综合力学性能已经成为当前材料领域的研究热点.本文采用分子动力学模拟方法,研究了在拉伸载荷下石墨烯对金属镁变形行为和力学性能的影响.研究结果表明,石墨烯的嵌入能够明显提升金属镁的强度和杨氏模量,并对其塑性变形阶段的第二次应变强化产生较大影响.研究指出,石墨烯镁基(GR/Mg)复合材料和纯镁的塑性变形行为相同,在塑性变形过程中均发生了从密排六方到体心立方再到密排六方结构的相变.石墨烯嵌入位置对GR/Mg复合材料上下两部分镁基体的塑性变形行为有较大的影响.当石墨烯嵌入高度较小时,石墨烯下方的镁基体塑性变形能力较强,容易发生位错滑移,而当石墨烯嵌入高度较大时,石墨烯上下方的两部分镁基体的塑性变形能力相当,它们的塑性变形行为趋于同步.此外,本文对镁基体的相变机制也进行了详细分析.本文的研究结果对于设计高性能的石墨烯金属基复合材料具有一定的理论指导意义.     

镁合金化学转化膜的制备及其性能研究

在磷酸钠-磷酸二氢铵-高锰酸钾体系中对镁合金进行化学转化处理.研究了磷酸钠、磷酸二氢铵、高锰酸钾、温度、时间和添加剂对转化膜性能的影响.通过对转化膜结构、成分及性能的测试评价,得到了性能较好的化学转化溶液配方:Na3PO4为5g·L-1,NH4H2PO4为15 g· L-1,KMnO4为1g· L-1,添加剂(NH4)6 Mo7O24为0.5g·L-1.由SEM可观察到转化膜的表面成“干枯河床”状.XRD和EDS检测表明,膜层的主要成分是Mg,Al12 Mg17和无定形相,膜层表面主要有Mn,Mg,K,O和Al等元素组成.腐蚀实验和电化学测试表明,添加剂能够降低转化膜的腐蚀率,转化膜较基体的腐蚀电位正移了0.73 V,提高了镁合金的耐蚀性.     

普通凝固Mg-Zn-Y准晶材料的摩擦磨损特性

采用普通凝固方法制备Mg-Zn-Y准晶材料,在不同试验条件下对普通凝固Mg-Zn-Y准晶材料进行了干摩擦试验,研究了载荷和磨损时间对准晶材料摩擦特性的影响,并对磨损表面形貌及磨屑进行了观察与分析.结果表明:随着载荷的增加,摩擦系数减小;在相同载荷条件下,随着Y含量的增加,摩擦系数及磨损质量损失均逐渐减小,耐磨性逐渐增强.     

镁合金空心螺钉内固定治疗股骨颈骨折的有限元分析研究

利用有限元分析方法探究镁合金空心螺钉内固定治疗股骨颈骨折的生物力学特性, 旨在为临床治疗股骨颈骨折提供一种新的思路. 选取一例青年健康志愿者的下肢CT数据建立股骨三维模型, 在Mimics插件3-matic中建立股骨网格并赋予网格材料属性, 利用Solidworks 17.0软件建立空心螺钉模型, 将上述2个三维模型导入Workbench 2020软件中, 分别赋予空心螺钉镁合金、钛合金材料属性, 进行对比分析, 记录股骨及空心螺钉的峰值、应力分布值和股骨位移. 结果表明, 钛合金螺钉内固定模型最大应力为357.27MPa, 最大位移为0.034mm; 镁合金螺钉内固定模型最大应力为311.27MPa, 最大位移为0.034mm; 2组不同材料的空心钉结果数值差异不大. 研究表明镁合金空心螺钉和传统钛合金空心螺钉力学性能相似, 且镁合金更加亲和人体, 在临床方面可以镁合金空心螺钉代替钛合金空心螺钉治疗股骨颈骨折.     

近非平衡液相线铸造镁稀土合金的部分重熔研究

在非平衡条件下液相线会偏离其平衡状态。一般情况下，在较高的冷却速率下液相线低于平衡液相线温度。所谓的近非平衡液相线铸造（NNLC）是合金在非平衡液相线温度附近所进行的铸造工艺。对用NNLC方法获得的以ZK60为基体的镁合金触变组织进行部分重熔的研究表明，ZK60-2Ca合金的初生固相颗粒在部分重熔过程中显著球化，不过，在延长保温时间时则发生粗化及多边形化。在进一步添加Y，MM，Nd或Ag等元素的合金触变组织重熔中有更好的细化和球化效果，但效果因合金元素种类不同而有差异。ZK60-2Ca-1Y合金的重熔结构比其基体合金更为细小，添加MM，特别是Ag的合金有很显著的细化效果，但Nd的影响不大。在保温时间较短时，重熔温度波动对重熔组织的影响较小，但在长时间保温时组织对温度很敏感。对含Ag合金在600℃重熔10min的可以获得优良的触变结构。