机械合金法制备高生物相容性镁基非晶合金粉末

选择具有高生物相容性的Mg₆₅Zn₃₀Ca₃Si_1.766Zr_0.234合金体系作为研究对象,从原料单质粉末开始,采用雾化制粉、球磨制得该合金的非晶粉末,再通过X射线衍射（XRD）、差示扫描量热法（DSC）、电化学测试等手段,研究了球磨所制得粉末的非晶程度、非晶合金的热力学性能以及该体系镁基非晶合金的耐腐蚀性能.研究表明,经过80 h以上的球磨,可以使该体系下的镁基合金完全转变为非晶态,并且其耐腐蚀性能在相同情况下较ZK61晶态合金更为良好.     

TEM对铸态Mg-Zn-Y合金的初步分析

用X-ray衍射分析、扫描电子显微镜和透射电子显微镜（TEM）研究了铸态Mg-Zn-Y合金的显微组织．实验结果表明：铸态Mg-Zn-Y合金的显微组织主要由粗大的α-Mg和少量枝晶处的共晶产物构成．实验中发现，铸态组织中的α-Mg晶粒内有一种近平行四边形的颗粒状合金相沉淀析出．通过电子衍射分析确定出该合金相具有面心正交结构，与镁基体间存在着一定的取向关系．求出了该合金相的晶格参数以及α-Mg基体与该合金相的转换矩阵，根据取向关系做出镁基体和该合金相的极射投影图．     

Zr对Al-Ni-Y-(Zr,Cu)合金系非晶形成能力及热稳定性的影响

通过Zr部分取代Al80Ni10YsCu5中的Y,获得了Al80Ni10Y5-xZrxCus（x=0、1、2、3、4）铝基非晶合金．用XRD和DSC等测试手段1分析了单辊旋淬法制备的该合金非晶条带,研究了Zr对合金体系非晶形成能力和热稳定性的影响．结果表明,x=2或x=3的合金的衍射峰较为宽化;当x从0增加到2时,合金的晶化温度增加,此后,随x的进一步增加,合金的晶化温度先降低后又有所回升．Al80Ni10Y3Zr2Cu5合金既具有相对较好的非晶形成能力,又具有较高的热稳定性．     

可降解血管支架的动态力学性能

聚对二氧环己酮（PDO）编织成的可生物降解血管支架比传统金属材料支架有着生物相容性好、不易引起血管栓塞再狭窄等优点.利用动态力学实验（DMTA）方法测试PDO纤维动态力学性能,并对3种不同方法编织的支架进行动态力学测试,通过实验结果,指出了支架编织方法对力学性能的影响.     

非晶合金变压器铁心振动的实验研究

利用振动测试系统,对非晶合金变压器单框铁芯在不同的支撑条件下的振动信号进行了研究.分析得出支撑边界条件对非晶合金变压器铁芯振动的影响,提出了适当地支撑可减少铁芯的振动.对于降低非晶合金变压器的振动和噪声的研究具有重要的意义.     

Co基非晶合金形成能力与磁学性能研究

采用单辊快凝法制备出了Co73Si1OB17非晶材料,研究了其非晶形成能力与磁学性能,应用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）对条带的显微结构及非晶化程度进行了分析,用示差热分析法（DTA）测量了台金的玻璃转变温度和晶化温度,用振动样品磁强计（VSM）测量了合金的静态磁学性能,实验结果表明,在所研究的合金成分范围内和单辊快淬工艺条件下,钴基合金的非晶态形成能力大,制备非晶薄带较容易,Co73Si10817非晶态合金具有较高的热稳定性,DTA曲线上有一个明显的吸热峰和两个明显的放热峰,合金的玻璃转变温度（Tg）为715K,合金的初始晶化温度（Tx1）为753K,第二个晶化温度（Tx2）为823K,因而合金的过冷液相区△T=Tx1-Tg=38K。Co73Si10817非晶合金具有优异的软磁性能,饱和磁感应强度（Bs）为1.04T,功率损耗（W）、剩磁（Bt）与矫顽力（Hc）为零。     

Zr50.5Cu36.5Ni4Al9块体非晶合金低温动态压缩特性

通过铜模铸造法制备Zr_50.5Cu_36.5Ni₄Al₉块体非晶合金. 利用分离式霍普金森杆（SHPB）,S-4800型扫描电镜等测试分析手段,研究Zr_50.5Cu_36.5Ni₄Al₉块体非晶合金在室温（25℃）和低温下（-40℃）动态压缩特性和断口形貌特征. 结果表明:在动态压缩载荷作用下,Zr_50.5Cu_36.5Ni₄Al₉块体非晶合金抗压强度随载荷增加而降低. 在-40℃低温条件下,动态抗压强度具有低温敏感性. 在室温条件下,Zr_50.5Cu_36.5Ni₄Al₉块体非晶合金断口微观形貌特征主要是脉状花样,伴随裂纹和非晶合金熔化现象;在-40℃ 低温条件下,Zr_50.5Cu_36.5Ni₄Al₉块体非晶合金微观形貌特征主要是鱼骨状花样.      

化学合金法研制Co-Fe-Ce-B非晶合金磁性纳米粒子

利用化学合金法，得到了Co-Fe-Ce-B系多元钴基非晶合金磁性纳米粒子．通过化学分析、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）、差示扫描量热分析仪（DSC）以及物理吸附仪，对其组分比例、粒径、结构和性能进行了研究．测试结果表明：在较温和的试验条件下，利用化学合金，能实现纳米粒径的Co-Fe-Ce-B非晶态合金磁性纳米粒子的合成．     

Al80Ni15-xY2Zr3Cux合金的非晶形成能力及其热稳定性分析

用单辊旋淬法制备了Al80Ni15-xY2Zr3Cux (x=1、3、4、6、7、9)铝基非晶条带,通过XRD和DSC等测试手段研究了合金体系的非晶形成能力和热稳定性.研究结果表明,该合金体系均具有一定的非晶形成能力,不同w(Cu)的体系的非晶形成能力和热稳定性有较大的差别,组分原子的相互匹配对合金体系的非晶形成能力起重要作用.当x=4时,体系具有最强的非晶形成能力,可形成完全非晶,其初始晶化温度为281.3 ℃.适当的w(Cu)的添加可提高体系的非晶形成能力,但过量铜会促使晶化相(如α-Al相)析出,随w(Cu)的增加,体系的热稳定性逐渐降低,体系的非晶形成能力与热稳定性不是同步变化的,是由不同的机理所决定.     

Co基非晶合金薄带的非等温晶化动力学效应

采用非等温差示扫描量热法（DSC）研究了Co基非晶合金的晶化动力学.结果显示：随着升温速率的增加,特征温度Tg,Tx,Tp向高温区移动,且玻璃转变逐渐明显,过冷液相区逐渐加宽,表明该系列合金的玻璃化转变和晶化均具有动力学效应.用Kissinger方程计算了合金系的玻璃转变和晶化的表观激活能,发现与常规Co基非晶合金相比,具有强玻璃形成能力的Co基非晶合金的晶化激活能明显增大,由此说明该类非晶合金具有更高的非晶稳定性.     

钇对铸态ZK60镁合金晶界析出相形态的影响

通过金相分析、扫描电镜(SEM)以及能谱(EDX)分析等实验手段,对Mg-6.0Zn-0.45Zr,Mg-6.0Zn-1.2Y和Mg-6.0Zn-0.6Zr-1.0Y三种合金铸态晶界析出相的形态进行了研究.实验结果表明,铸态Mg-6.0Zn-0.45Zr合金的晶界主要析出相是Mg-Zn二元相. 铸态Mg-6.0Zn-1.2Y合金与Mg-6.0Zn-0.6Zr-1.0Y合金的晶界析出相相似,主要以两种形态出现,一是在三角晶界形核,呈"鱼骨状",由Mg-Zn二元相和Mg-Zn-Y三元相组成;另一是几乎包围整个晶粒,呈连续网状,由Mg-Zn-Y三元相组成.另外,在含Y的合金中还发现,晶界析出相的边缘均有大量弥散的颗粒状析出物,颗粒呈辐射状向晶粒内部延伸分布.Y能强烈改变铸态Mg-Zn-Zr系合金(ZK60)的晶界析出相的形态.     

长周期堆垛有序结构强化Mg-Zn-Y合金的组织与性能

为研究长周期堆垛有序( LPSO)结构对Mg-Zn-Y变形镁合金组织与性能的影响,通过铸造和热挤压工艺制备了Mg97Zn1Y2和Mg94Zn2Y4合金.采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及电子万能试验机等研究了2种合金在铸态、退火态以及挤压态下的显微组织和力学性能.研究结果表明,Mg97Zn1Y2和Mg94Zn2Y4合金的铸态组织均由α-Mg和18R型LPSO相构成,LP-SO相连接成网状分布在晶界.经500℃退火36 h后,Mg97 Zn1 Y2合金中部分块状LPSO相分解为细层片状,结构由18R转变为14H,但在Mg94Zn2Y4合金中未观察到LPSO相结构类型的转变.通过挤压变形,LPSO相沿挤压方向排列,合金强度得到大幅度提高,Mg97Zn1Y2和Mg94Zn2Y4合金的抗拉强度分别达到319和390 MPa.     

Influence of Nd and Y additions on the corrosion behaviour of extruded Mg-Zn-Zr alloys

To improve the corrosion resistance of wrought magnesium alloys through rare earth (RE) additions, the corrosion behaviour of Mg-5Zn-0.3Zr-xNd (x=0, 1, and 2; wt%) and Mg-5Zn-0.3Zr-2Nd-yY (y=0.5 and 1; wt%) alloys in a 5wt% NaCl solution was investigated using immersion test and electrochemical measurements. The results of immersion test show that Mg-5Zn-0.3Zr-2Nd alloy exhibits the best corrosion resistance among the tested alloys. Electrochemical measurements show that secondary phases in RE-containing Mg-5Zn-0.3Zr alloys behave as less noble cathodes in micro-galvanic corrosion and suppress the cathodic process. The additions of Nd and Y into Mg-5Zn-0.3Zr alloy also improve the compactness of the corrosion product film and are beneficial to the corrosion resistance.     

Mg-Zn-Ce非晶合金力学与耐蚀性能的研究

镁合金作为生物可降解材料具有很多优势,但传统多晶镁合金腐蚀速率过快的问题限制了其更广泛的应用。与多晶镁合金相比,非晶态镁合金因具有独特的无定形结构,使其耐腐蚀能力比多晶镁合金的要好。采用铜辊甩带法制备得到了新型Mg_70−xZn₃₀Ce_x（x=2, 4, 6和8）非晶镁合金,并对其进行了力学性能和耐腐蚀性能的研究。结果表明：x为4和6时,Mg-Zn-Ce非晶合金的非晶形成能力最好;Ce的添加可以有效改善镁基非晶合金的脆性,使其弹性模量低于60 MPa,与人骨相似,从而能有效避免植入后因弹性模量过大导致的应力遮蔽效应的产生;同时,Ce的添加显著地提高了合金的耐腐蚀性,使其开路电位达到-0.2 V,腐蚀电流密度低至10^-6 A/cm²。     

添加微量Y、La对Zr基非晶合金耐蚀性的影响

通过计算机编程建立Zr2Cu晶体相中以Cu原子为中心的原子团簇模拟Zr基非晶中二十面体原子团簇模型,应用实空间的递推方法计算了Zr2Cu晶体相中的费米能级及团簇中Cu与近邻合金元素Y、La、Zr的键级积分.结论分析表明:Y、La易于占据Zr-Cu晶体相中Zr原子,使非晶形成能力上升,同时可提高耐腐蚀性,因此,通过加入少量的Y、La元素可制备出具有较高耐腐蚀性能的Zr基大块非晶材料.     

锆合金腐蚀与防护研究进展

锆合金以其优异的核性能和生物相容性被广泛应用于民用发电反应堆、核动力航空母舰、核潜艇、空间飞行器的结构材料以及医用材料，在苛刻环境下服役的锆合金同样面临腐蚀失效的风险。由于材料本身服役环境的特殊性，使得锆合金腐蚀研究的模拟测试难度加大，诸多疑问难以得到有效解答。锆合金的腐蚀形式包括均匀腐蚀、疖状腐蚀、应力腐蚀以及微生物腐蚀，其腐蚀也受材料成分、热处理工艺、表面粗糙度、氧化膜成分、溶液的pH值、辐照、热流水化学环境以及温度等因素的影响，防护措施包括涂层和缓蚀剂等方式。为进一步改善锆合金的耐蚀性能，未来可从以下几方面展开研究：1)锆合金基体中固溶元素的浓度；2)第二相元素类型、晶粒尺寸及分布；3)氧化膜的生长机制；4)细菌附着方式和生物被膜生长行为等。     

Biodegradable zinc-iron alloys: Complex study of corrosion behavior,mechanical properties and hemocompatibility

Zn-Fe alloys have been extensively investigated in this study with a view to their application as biodegradable bone implants. Biogenic element zinc is a very appropriate metal because of the ideal degradation rate compared to those of Mg and Fe. Studied alloys were made by compressing metallic powders in a content ratio of 100% Zn,Zn-1% Fe, Zn-2% Fe, Zn-5% Fe and Zn-10% Fe and sintering at 350°C for 1 h. Prepared samples were examined by optical microscopy, SEM and XRD. Corrosion behavior, mechanical testing and hemocompatibility were observed subsequently. The electrochemical performance of such materials was studied in the simulated body fluids. The enhanced corrosion rate was observed for all samples after iron addition due to the micro-galvanic effect between the pure Zn and Zn_(11)Fe intermetallic phase. The corrosion rate of the Zn-5% Fe alloyed sample was more than 20-times higher(2.89 mmpy) compared to the pure Zn. However, alloying with more than 5 wt %of iron diminished the mechanical performance of the material. Therefore, the performed mechanical and hemocompatibility tests showed acceptable biocompatibility of zinc and Zn-1% Fe and Zn-2% Fe samples.     

选区激光熔化TC4生物腐蚀和生物相容性分析

选区激光熔化(SLM)为降低TC4钛合金医用植入体的弹性模量、减小应力屏蔽效应提供了一种有效的解决方案,但这种材料在投入实际应用前尚需有充分的生物安全性评价。采用SLM技术制备出致密度为99.5%的TC4合金,通过电化学实验、溶血实验和细胞毒性实验测试了SLM成形TC4的生物腐蚀性能和生物相容性,并与传统铸轧工艺制备的合金进行了对比。实验结果表明:前者相比于后者有着更好的耐蚀性能,并且SLM成形TC4还具有优良的生物相容性,在生物医用植入物方面展现出很好的应用前景。     

Ni-Cr-Mo-Cu-Mx合金耐晶间腐蚀及点蚀性能

向镍基耐蚀合金中添加Ti、Fe元素,采用手工电弧炉熔炼制备新型Ni-Cr-Mo-Cu-Mx耐蚀合金,用化学浸泡法、电化学法(极化曲线法、循环伏安法)对其耐晶间腐蚀和耐点蚀能力进行研究.结果表明:在Ni-Cr-Mo-Cu合金中加入Ti元素可以增强其耐晶间腐蚀能力,减弱其耐点蚀的能力;加入Fe元素会降低Ni-Cr-Mo-Cu合金耐晶间腐蚀的能力,但提高该合金耐点蚀的能力;实验合金晶间腐蚀与点蚀的电化学行为和特征与其浸泡腐蚀的结果是吻合的.     

铁和铈对铝在3.5%NaCl溶液中腐蚀行为的影响

采用高频熔炼方法制备Al-Fe-Ce合金,通过X射线衍射仪、金相显微镜、电化学工作站等对制备的合金结构、动电位线性扫描极化曲线、浸泡与电化学腐蚀前后表面形貌的变化进行研究,并分析Al-Fe-Ce合金在浓度为3.5%NaCl溶液中耐腐蚀性能。结果表明：在3.5%NaCl溶液中腐蚀,Cl-致使铝合金容易发生点蚀;稀土Ce的加入能够改善合金微观结构,细化晶粒,减弱Cl-离子对点蚀的影响;合金中Ce的存在能够降低Fe对合金腐蚀性能的损害作用。