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。     

非晶合金的性能、形成机理及应用

概述了非晶合金的发展历史,并介绍了其主要性能,包括软磁性能（磁感应强度、磁导率、矫顽力和损耗）、力学性能（强度、硬度、韧性和耐磨性）及化学性能（耐腐蚀性）;对比了单辊急冷法、双辊急冷法、悬滴熔化提取法及平面流铸法的优缺点;从合金的结构、热力学和动力学3个方面阐述了合金的非晶形成机理,总结了表征合金非晶形成能力的各种参数,主要包括熔化焓ΔH、熔化熵ΔS、约化玻璃转变温度T_rg和黏度η等;展望了我国在非晶研究领域的应用前景.     

Cu60Zr29Ti11大块非晶合金的黏度特征和强液体行为

*采用铜模铸造法制备了Cu₆₀Zr₂₉Ti₁₁大块非晶合金, 用X射线衍射仪、三点压弯式黏度仪对该非晶合金的动力学性质进行了研究. 测定了大块非晶合金Cu₆₀Zr₂₉Ti₁₁在过冷液相区的黏度, 得到了它的动力学脆性系数m=31, 以及流变激活能E=63.4 kJ/mol. 表明大块非晶合金Cu₆₀Zr₂₉Ti₁₁是一种强液体, 有较强的非晶形成能力, 形成非晶比较稳定. 分析了合金在过冷态的流变激活能变化规律, 发现流变激活能的变化并不符合Kivelson的Super-Arrhenius公式.     

Fe6.5Si合金过喷粉末特性研究

以喷射成形Fe-6.5Si过喷粉末为研究对象,采用OM、XRD、VSM、TEM等手段研究了不同球磨工艺条件下所得合金粉末的组织形貌及微观结构对软磁性能的影响,据此找到较佳的球磨工艺条件.结果表明:Fe-6.5Si合金过喷粉末在366 r·min^-1下球磨24 h后,平均晶粒尺寸为25.9 nm.球磨后粉末的磁性能受残余应力和晶粒尺寸的共同影响,在366 r·min^-1下球磨18 h获得了最佳的磁性能,其饱和磁化强度为205.37 emu·g^-1,矫顽力为30.096 Oe.     

Al65Fe10Zr20Gd5非晶态合金的制备与晶化P

研究Al65Fe10Zr20Gd5混合粉末的机械合金化引起的非晶态化过程,采用X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）分析混合粉末的结构演变和形貌,用差热分析仪（DTA）分析非晶态合金的热稳定性。结果表明,粉末在机械合金化过程中先细化,由初始粉末直接扩散固溶导致晶格崩溃形成非晶,球磨60h后Al65Fe10Zr20Gd5完全非晶化。DTA曲线显示非晶合金晶化呈现单一的放热峰。合金在923K等温退火1h后,完全晶化,析出复杂的中间相,表现出多晶型晶化的特点,晶化产物为Fe5Gd、Fe2Zr、Al2Gd3和α-（Al）固溶相。Al65Fe10Zr20Gd5非晶晶化激活能为259.64 kJ.mol-1,该非晶合金具有较高的热稳定性和较强的抗晶化能力。     

纳米晶化Ni78Si10B12非晶合金脆化的TEM分析

通过采用TEM分析技术对2个脆化程度不同的部分纳米晶化Ni₇₈Si₁₀B₁₂非晶合金的研究,考察了析出晶化相的种类,大小,形状,数量与分布等因数对Ni-Si-B非晶合金脆化程度的影响,对Morris关于析出脆化相后使Ni-Si-B非晶合金晶化变脆的推论进行了修正,指出析出脆化相的体积分数才是决定Ni-Si-B非晶合金晶化变脆的主要因数.     

Al/Ti对Cu-10Ni合金耐冲刷腐蚀性能的影响

研究微合金化对Cu-10Ni合金耐3.5%NaCl溶液冲刷腐蚀的影响。使用中频真空熔炼炉熔炼Cu-10Ni-1Fe-1Mn-X（X=0.2Al或0.2Ti）合金,使用相同的热处理及冷变形工艺制备样品后与Cu-10Ni合金一起进行冲刷腐蚀实验。通过扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）、X射线衍射仪（X-ray diffractometer,XRD）、电化学腐蚀、电化学阻抗谱（electrochemical impedance spectroscopy,EIS）、X射线光电子能谱仪（X-ray photoelectron spectrometer,XPS）、质量损失测试等对样品进行分析表征。结果表明：加入0.2Al/0.2Ti后的Cu-10Ni合金的耐冲刷腐蚀能力得到提高。这是由于在Cu-10Ni-0.2Al合金及Cu-10Ni-0.2Ti合金表面耐腐蚀膜中分别含有Al₂O₃、TiO₂,提高了样品的耐冲刷腐蚀能力;Cu-10Ni-0.2Ti合金耐冲刷腐蚀能力略强于Cu-10Ni-0.2Al合金的,这是因为Cu-10Ni-0.2Al合金在Cl^?富集的环境中易吸收Cl^?,从而导致膜层有一定的裂纹。     

Al2O3对Mo-W-Co高温合金力学性能的影响

通过改变Mo-W-Co高温合金中Al₂O₃的含量,研究Al₂O₃对Mo-W-Co高温合金硬度和耐磨性能的影响.采用球磨、压制成形和真空烧结等工艺制备Mo-W-Co-Al₂O₃高温合金,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和金相显微镜(OM)对制备好的合金的相结构、形貌和粒度进行分析,并测试合金的硬度和耐磨性能.结果表明:添加Al₂O₃能提高Mo-W-Co高温合金的硬度和耐磨性能,当w_Al2O3为5%时,Mo-W-Co高温合金的硬度和耐磨性能达到最佳效果;在真空烧结时,Al₂O₃在合金中形成了γ-Al₂O₃相,是影响合金组织和性能的关键相.     

Ni7Zr2非晶合金制备及其磁性能研究

采用行星式高能球磨机,通过在室温下球磨纯元素混合粉末制备出Ni7Zr2非晶合金粉末.应用X射线衍射(XRD)、差热分析(DTA)和扫描电子显微镜(SEM)对不同球磨时间的混合粉末进行了研究.结果发现球磨时间对混合粉末的结构及颗粒形貌均存在显著影响.随着球磨时间的增加,Ni、Zr颗粒发生严重塑性变形,并且通过冷焊团聚起来,形成具有层状结构的复合颗粒.由于磨球的剧烈撞击,使得结构发生了严重的畸变,从而破坏了原有的有序结构而形成了无序结构.另外,在进一步球磨过程中,合金的晶粒不断减小,形成高体积分数的晶界,而金属粉末不断地发生塑性变形,形成了点缺陷、位错等高密度缺陷,晶格发生严重的畸变,晶体自由能也相应不断上升,最后产生了非晶转变.磁性能测量表明,该合金粉末具有较好的软磁性能.     

Cu-Ni-Al系合金铸态组织研究

对Cu-Ni-Al系合金的铸态组织进行研究,使企业更好地认识和了解Cu-Ni-Al系列合金,进而更好地开发利用该合金.采用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪,对Cu-Ni-Al和Cu-Ni-Al-Ti合金进行观察和分析.结果表明：Cu-9.0Ni-1.4Al合金铸态组织中枝晶组织与偏析区（Ni₃Al）界限十分明显,且枝晶组织比较粗大.而Ti的加入促使Ni和Cu的分布变得均匀,并且Ti的加入使合金中有魏氏体产生,致使合金的力学性能降低,减小了合金的变形能力,导致Cu-9.0Ni-1.4Al-0.5Ti合金在热轧时有开裂的现象发生.并且能谱分析显示Ni₃Al存在于枝晶中和枝晶间,说明Ni₃Ti的稳定性较好,在高温时就有Al₃Ti形成,在固溶扩散过程中,Ni₃Ti被排挤到枝晶之间,形成第二相.     

Effects of crystallization on corrosion behaviours of a Ni-based bulk metallic glass

The effects of microstructure change on the corrosion behaviours of Ni₅₅Nb₂₀Ti₁₀Zr₈Co₇ bulk glass-forming alloy were investigated in 1 mol/L HCl and 0.5 mol/L H₂SO₄ solutions. Different microstructures of the Ni-based alloy were achieved by annealing the bulk glassy rod prepared by copper mould casting. The microstructure, grain size, grain distribution, and phase composition were characterized. Electrochemical behaviours of the Ni-based alloy were revealed by static immersion and anodic potentiodynamic polarization tests. It is indicated that the corrosion behaviours of the Ni-based bulk glass-forming alloy are related to its microstructures, while the fully crystallized alloy exhibits a relatively lower corrosion resistance than those of the amorphous states.     

镁基非晶合金作为生物材料的应用现状

镁合金由于其密度小,比强度高等特点愈发受到社会关注,其非晶合金又由于弥补了传统晶态镁合金的部分缺点而成为当今研究热点之一。结合国内外文献及镁合金在国内外生物领域中的应用的具体情况,综述了传统镁合金在生物领域的应用现状,比较了镁基非晶合金与传统晶态镁合金的腐蚀情况,探究了镁基非晶合金因其非晶性能而得到的更优的力学性能,展望了镁基非晶合金作为生物材料的发展前景,为镁基非晶合金在生物材料领域中的应用技术研究及发展提供参考。     

Cu48Zr43Al9合金在0.05mol/L Na2SO4介质中腐蚀电化学行为研究

采用真空电弧熔炼法制备Cu48Zr43Al9晶态合金及铜模铸造法制备Cu48Zr43Al9非晶合金。通过极化曲线和交流阻抗谱技术研究了Cu48Zr43Al9晶态和非晶态合金在0.05 mol/LNa2SO4溶液中腐蚀电化学行为。结果表明,在0.05 mol/LNa2SO4溶液中,Cu48Zr43Al9晶态和非晶态合金的交流阻抗谱均呈单容抗弧,实验结果说明合金的腐蚀过程是由电化学控制。与非晶合金相比,腐蚀电位负移,晶态合金的电荷传递电阻减小,腐蚀电流密度变大,腐蚀速度加快。在0.05mol/LNa2SO4溶液中,Cu48Zr43Al9非晶态合金具有良好的耐腐蚀性能,这是因为非晶态合金不具有晶格缺陷,结构均一稳定。     

静态再结晶处理对Co36Fe36Cr18Ni8Ti2合金力学性能与耐腐蚀性的影响

对冷变形后的Co₃₆Fe₃₆Cr₁₈Ni₈Ti₂合金在700 ℃和800 ℃下再结晶退火,制备成具有高强度及良好耐蚀性的多主元合金。采用电子背散射衍射（electron back-scattered diffraction, EBSD）表征了合金的相分布、再结晶组织以及晶界分布等微观结构特征,采用静态拉伸试验测试了合金的力学性能。结果表明,700 ℃退火的合金断后伸长率较低,但其抗拉强度与屈服强度分别达到了1 038和956 MPa。采用电化学工作站与扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）表征了合金在模拟体液中的耐蚀性。结果表明,700 ℃退火的样品具有较好的耐蚀性,腐蚀后的样品表面较为均匀。结合力学性能可知,700 ℃退火的样品具有作为新型医用金属材料的潜力。     

磁控溅射表面镀膜对Nd2Fe14B稀土永磁体抗腐蚀性能的影响

在Nd₂Fe₁₄B稀土永磁体基体表面,采用磁控溅射（直流+射频）技术制备了Ti/Ni,Ti/Al和Al/Ni等二元合金薄膜和Ti/Al/Ni三元合金薄膜。并通过中性盐雾试验、腐蚀失重计算、电化学腐蚀试验、金相观察等方式,对比研究了不同表面处理对Nd₂Fe₁₄B稀土永磁体基体抗腐蚀性能的影响,并构建了腐蚀模型。研究发现：Ti/Ni,Ti/Al和Al/Ni等二元合金薄膜和Ti/Al/Ni三元合金薄膜均有效地提高了Nd₂Fe₁₄B稀土永磁体基体耐中性盐雾腐蚀和电化学腐蚀的能力;Ti/Al/Ni三元合金薄膜较Ti/Ni,Ti/Al和Al/Ni等二元合金薄膜有更优良的综合耐腐蚀性能,其磁控溅射工艺参数为：Ar流量60 sccm,基片温度常温,Ni,Al,Ti的溅射功率都为250 W,基片转速20 r·min^-1,镀膜均速0.3 nm·s^-1,总计溅射时间1 h。     

Effect of pickling processes on the microstructure and properties of electroless Ni–P coating on Mg–7.5Li–2Zn–1Y alloy

The electroless plating Ni–P is prepared on the surface of Mg–7.5Li–2Zn–1Y alloys with different pickling processes.The microstructure and properties of Ni–P coating are investigated.The results show that the Ni–P coatings deposited using the different pickling processes have a different high phosphorus content amorphous Ni–P solid solution structure,and the Ni–P coatings exhibit higher hardness.There is higher phosphorus content of Ni–P amorphous coating using 125 g/L Cr O3and 110 ml/L HNO3(w68%)than using 180 g/L Cr O3and 1 g/L KF during pre-treatment,and the coating structure is more compact,and the Ni–P coatings exhibit more excellent adhesion with substrate(Fcup to22 N).The corrosion potential of Ni–P coating is improved and exhibits good corrosion resistance.As a result,Mg-7.5Li-2Zn-1Y alloy is remarkably protected by the Ni–P coating.     

Effect of heat treatment on microstructures and properties of a novel Al-Zn-Mg-Cu alloy for oil drilling

In view of the special requirements for strength, heat resistance and corrosion resistance of Al-Zn-Mg-Cu alloy for oil drilling, the Al-6.2 Zn-2.5 Mg-1.6 Cu alloy was prepared by increasing Cu content on basis of Russian Series 1953 alloy. The effect of heat treatment on the microstructures and properties of the alloy was characterized by optical microscope(OM), scanning electron microscope(SEM) and transmission electron microscope(TEM), and investigated by tensile test at room temperature, thermal exposure test and corrosion test. The results show that the strength after T6 aging treatment exhibit a decrease trend as an increase of the solution temperature from465 °C to 480 °C. After the solution treated by the rate of 470 °C/1 h, second phases dissolve into the matrix very well and the strength property reaches optimum. The alloy has better comprehensive properties treated by a solution treatment of 470 °C/1 h and then followed by an aging treatment of 120 °C/24 h + 170 °C/1 h + 120 °C/24 h. Under the aging state, the precipitated phases inside the grains are suitable in size, while on the grain boundary distribute discontinuously and the precipitate-free zone is obvious. Besides, the alloy still maintain high tensile properties. The yield strength, tensile strength and elongation are 650 MPa, 686 MPa,12.0%, respectively. The yield strength retention after heat exposure is 92%. The alloy has good corrosion resistance and the exfoliation corrosion degree. The average corrosion rate in the H_2S and CO_2 environment is 0.0024 mm/a, which is far less than the required 0.12 mm/a. It is insensitive to H_2S and CO_2 environments.     

仿生涂层控制Mg-Zn-Sr合金的降解速率

镁合金作为生物医用材料面临最大的问题是降解速率过快,不能与骨愈合的速率配合.通过仿生法在Mg-Zn-Sr合金表面形成涂层,利用X射线衍射和扫描电子显微镜对涂层结构和形貌进行分析与观察;采用电化学和浸泡腐蚀实验,研究涂层对Mg-Zn-Sr合金在人体模拟液中降解速率的影响.实验结果表明:仿生法在合金表面形成的涂层为羟基磷灰石涂层;羟基磷灰石涂层提高了Mg-Zn-Sr合金在人体模拟溶液中的耐腐蚀性能.     

Mg-2.4Nd-0.5Sr-0.3Zr生物镁合金表面耐蚀抑菌层的制备与表征

以AgNO_3溶液为介质,采用水热法在Mg-2.4Nd-0.5Sr-0.3Zr生物镁合金表面制备具有抗菌性能的耐蚀膜层,通过XRD、SEM、EDS等技术,对不同水热温度及时间条件下所制膜层的形貌及物相结构进行表征,结合电化学测试及抑菌试验,考察了水热条件对膜层耐蚀性和抗菌性能的影响。结果表明,Mg-2.4Nd-0.5Sr-0.3Zr合金表面膜层主要由层片状Mg(OH)_2和颗粒状Ag/Mg(OH)_2聚集混合组成,随着水热温度的升高及反应时间的延长,膜层厚度逐渐增加。电化学测试结果显示,膜层能有效改善合金的耐蚀性,且随着表面膜层厚度的增加,对应合金样品的耐蚀性增强。此外,经过水热处理制得的合金样品在金色葡萄球菌培养24h后,产生了明显的抑菌圈,表现出了良好的抗菌效果。