钙在镁合金熔炼中的阻燃机理

熔炼了钙的质量分数为0.5%~5.0%,铝的质量分数为9.0%的10种镁合金,研究了Ca的加入对合金阻燃效果的影响.分别取定量的10种合金在700℃的高温下进行氧化增重的测量,并对合金表面的氧化形貌进行了观察.实验结果表明:镁合金加入钙后,其表面在高温下生成了CaO及少量MgO的复合致密氧化膜,这层氧化膜隔绝了空气,阻止了镁的燃烧;当钙的质量分数为3.5%时,可起到良好的阻燃效果.     

A356熔炼过程中Ca和Sr质量分数的变化规律及预报模型

Ca和Sr是铸造铝硅合金中最有效的变质元素,一般在浇铸前以中间合金的形式加入.然而在废杂铝熔铸再生工业中,原料中常含有微量的Ca和Sr,预控它们在熔炼过程中的含量变化是它们再利用的前提.本文以工业A356铸锭为原料,实验研究了熔炼温度和保温时间对Ca和Sr质量分数变化规律的影响.结果表明:Ca和Sr质量分数随着保温时间延长均呈Exp3P2规律下降,且随熔炼温度升高质量分数下降速率均逐渐提高.根据热力学和动力学分析可知,在废杂铝熔炼再生过程前期主要发生[Ca]和[Sr]与熔体中的氧发生氧化反应生成CaO和SrO,这些氧化物又会与Al2O3反应生成Al2O3·6CaO和Al2O3·SrO,经扒渣操作后Ca和Sr质量分数下降.在熔炼中后期,[Ca]和[Sr]以扩散至熔体表层还原Al2O3的方式使它们的质量分数降低.计算得出在660～740℃熔炼A356合金时Ca和Sr氧化反应的表观活化能分别为182.6kJ·mol-1和117.8kJ·mol-1,两者均受化学反应过程控制.根据Ca和Sr质量分数的变化规律建立了它们的质量分数预报模型,经生产验证表明预报误差均小于10％,可用于预报废杂铝熔炼再生过程Ca和Sr的质量分数.     

时间对微弧氧化膜性能的影响

利用微弧氧化技术(MAO),在钛合金表面制备了陶瓷膜层,研究了处理时间(10～22 min)对膜层的形貌、耐磨性、耐蚀性的影响.结果表明,钛合金表面微弧氧化层为多孔结构,随着处理时间的增加,微孔孔径逐渐变小并且微孔分布越来越均匀,膜层耐磨性不断增强,膜层的耐蚀性也不断增强.     

铝酸盐体系中镁合金微弧氧化膜的性能

利用交流微弧氧化装置对铝酸盐体系中的AZ91D镁合金进行了微弧氧化处理，并通过扫描电镜、表面性能测试仪和电化学测试技术等研究了氧化时间和电流密度对微弧氧化膜层表面形貌、厚度、耐蚀性、摩擦磨损性能和结合力的影响．实验结果表明，随着氧化时间和电流密度的增大，在铝酸盐体系中镁合金微弧氧化膜层表面微孔的数量减少，但微孔直径和表面粗糙度增大．微弧氧化膜层的厚度约为4-16μm；膜层与基体的结合力均在20N以上．微弧氧化膜层的耐磨性和耐蚀性随氧化时间和电流密度的增大呈先升高后降低的趋势．镁合金在铝酸盐体系中微弧氧化处理的最佳工艺为氧化时间40min、电流密度0．20A／cm^2.     

钨铜基电镀铝层阳极氧化后的组织和性能研究

采用直流草酸法对镀铝层进行阳极氧化,研究了氧化电压和氧化时间对氧化层表面形貌、组织结构及表面绝缘性的影响。采用金相显微镜对镀铝层和氧化层表面形貌进行观察,扫描电镜和X射线衍射仪分析镀铝层和氧化层的成分与结构,并对其硬度进行测试,探索钨铜箔片上制备氧化铝的最佳工艺。实验现象表明:经过阳极氧化处理后,氧化层表面致密平滑,由非晶Al2O3和Al相组成,电绝缘性能良好;氧化铝膜的硬度随着氧化时间呈现先增加后降低,最后趋于稳定的趋势;而氧化铝膜的硬度随着氧化电压增大而增大。当氧化电压控制在30 V,氧化时间在3-6 h时,最有利于氧化膜的形成,且膜厚呈增大趋势。     

钛合金表面羟基磷灰石膜及组织相容性

在乙酸钙、磷酸二氢钙为主成分的弱酸性电解液中,以乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸作为络合剂,采用微弧氧化的方法,在钛合金表面成功地直接制备出含有羟基磷灰石(HA)的陶瓷层.随着电解液Ca/P的增加,膜层中HA含量升高,膜层表面孔洞分布更均匀,表面变粗糙.动物种植试验表明,陶瓷层覆盖植入体产生的炎症反应较弱,新的肌肉组织能够在膜层表面生长.     

铝合金黑色微弧氧化膜层制备及膜层相组成

采用微弧氧化方法在LY12铝合金试样表面生成了黑色的氧化膜层。研究了添加剂铵盐的浓度和时间变化对黑色膜层的影响。研究表明:硅酸钠浓度为60g/L、铵盐浓度为6.5g/L、电压为550V、氧化时间为9min的条件下,膜层厚度为38mm,呈黑色。膜层扫描电镜(SEM)显示:表面有很多微孔且它们互不相通,微孔呈火山口状堆积分布。能谱分析(EDS)显示:其主要成分为O、Si、Al、V,其中Si、Al主要以氧化物形式存在,V在氧化膜表面以一定的形式出现,最终表面颜色为黑色。     

微弧氧化对7050铝合金腐蚀行为的影响

采用微弧氧化(MAO)技术在7050铝合金表面制备了陶瓷膜层,运用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)表征陶瓷膜微观结构,采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)和慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究了微弧氧化膜对7050铝合金在3.5%(质量分数)NaCl水溶液中腐蚀和应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响.结果表明:微弧氧化膜层由表面疏松层与内部致密层组成,表面疏松层主要由Al2O3组成,内部致密层由氧化铝与铝烧结而成.微弧氧化膜层可以有效抑制7050铝合金表面的腐蚀萌生及明显降低腐蚀速率,且使7050铝合金的应力腐蚀敏感性出现显著下降.     

热压烧结C-SiC-B4C复合材料组织与性能(Ⅱ):氧化行为

以C鳞片,SiC,B4C和TiO2为原料,在2000℃热压合成C-SiC-B4C-TiB2复合材料.研究复合材料在600~1400℃静态空气中的恒温氧化行为,利用TG/DTA研究复合材料氧化机理,利用XRD,SEM研究复合材料恒温氧化后表面相组成和氧化层剖面的显微结构.结果表明不同C鳞片含量的复合材料的氧化动力学曲线均为抛物线,氧化层可分成氧化膜和过渡层,C鳞片质量分数为20%的复合材料在1400℃时有很好的抗氧化自还原能力,表面生成致密的氧化膜,氧化膜的成分为未形成玻璃态的TiO2或SiO2.TiO2固溶体,组织形貌为枝条状.     

偏钒酸铵对镁合金微弧氧化着色膜的影响

在硅酸盐体系电解液中加入偏钒酸铵,研究镁合金表面所成微弧氧化膜的颜色及其变化,探讨偏钒酸铵质量浓度变化对膜层外观质量、膜厚、微观形貌、物相组成及耐蚀性的影响.结果表明:NH4VO_3的加入使得微弧氧化膜呈现出一定的彩色,膜层中MgV2O_5、Mg3V2O_8和AlVO_3等物相的生成是导致膜层呈现彩色的根本原因;NH4VO_3质量浓度的增加,使得膜层的厚度不断增大,耐蚀性出现波浪变化的形式,但总体上呈不断增大的趋势,膜层的耐蚀性比镁合金基体高出8倍.     

脉冲频率对钛合金微弧氧化膜/环氧树脂结合强度的影响

采用微弧氧化法在钛合金表面制备了氧化物陶瓷膜，研究了脉冲频率对膜层组织形貌及膜层／环氧树脂结合强度的影响。用剪切法测试氧化膜与环氧树脂之间的结合强度，通过SEM等研究了陶瓷膜剪切前后表面形貌的变化。结果表明：陶瓷膜表面的微孔直径、粗糙度随微弧氧化脉冲频率的增大而减小。陶瓷膜／环氧树脂的结合强度随脉冲频率的增加先是快速上升，当脉冲频率增加至400Hz时膜层的结合强度达到最高56．9MPa，随后结合强度逐渐下降并趋于平缓。     

生物医用ZTM630镁合金微弧氧化表面改性研究

为了进一步优化生物医用镁合金的耐蚀性能，满足临床使用要求，对新型生物医用高强韧ZTM630镁合金进行了微弧氧化表面改性处理。分别制备了氧化时间为2、5、8和15 min的微弧氧化试样，并对其组织结构和耐腐蚀性能进行了表征和分析。结果发现：随着氧化时间的延长，涂层厚度与表面粗糙度均呈现增高的趋势；当氧化时间为5 min时，试样表现出最强的耐蚀性。研究表明，微弧氧化时间的合理调控对于生物医用镁合金耐蚀性的提高具有重要的意义。     

生物医用ZTM630镁合金微弧氧化表面改性研究

为了进一步优化生物医用镁合金的耐蚀性能，满足临床使用要求，对新型生物医用高强韧ZTM630镁合金进行了微弧氧化表面改性处理。分别制备了氧化时间为2、5、8和15 min的微弧氧化试样，并对其组织结构和耐腐蚀性能进行了表征和分析。结果发现：随着氧化时间的延长，涂层厚度与表面粗糙度均呈现增高的趋势；当氧化时间为5 min时，试样表现出最强的耐蚀性。研究表明，微弧氧化时间的合理调控对于生物医用镁合金耐蚀性的提高具有重要的意义。     

电解液体系对镁合金微弧氧化涂层的影响

采用3种电解液体系对AZ91镁合金进行微弧氧化（MAO）处理。通过扫描电子显微镜和能量色散光谱观察涂层的表面形貌和元素组成,利用X射线衍射仪对涂层物相进行分析。同时,通过比较不同电解液体系微弧氧化涂层的粗糙度、润湿角和结合力来评估其特性,并利用极化曲线评价其耐蚀性能。此外,还使用模拟体液（SBF）浸泡实验来评估涂层的生物降解性能。结果显示：微弧氧化涂层具有良好的结合力;不同电解液体系处理得到的涂层在表面形貌和物相上存在差异,其中磷酸盐体系和硅酸盐体系具有较高粗糙度,而铝酸盐体系则具有较低粗糙度;此外,在各个系统中,磷酸盐体系呈现最小的润湿角值,而铝酸盐体系呈现最大值;这些差异导致了磷酸盐体系涂层耐蚀性最强,硅酸盐体系涂层次之,铝酸盐体系涂层耐蚀性最差;模拟体液浸泡21 d后的涂层表面产生了开裂,但耐蚀性得到了提高,这归因于浸泡过程中腐蚀产物和钙磷盐沉积物对于涂层的覆盖作用。     

镁合金表面复合膜的制备及其耐蚀性

利用溶胶凝胶技术在镁合金微弧氧化膜表面制备SiO2溶胶凝胶膜形成复合膜层.通过扫描电镜和能谱测试,分析膜层的表面形貌和成分.采用动电位极化曲线测试研究不同条件下复合膜的电化学性能.研究结果表明:SiO2溶胶凝胶膜的最佳沉积条件为浸涂次数3次,浸泡时间1 min,干燥温度80～100℃,干燥时间8h,固化温度170℃,固化时间1h.溶胶凝胶膜能够有效地封闭镁合金表面微弧氧化膜的微孔,形成均匀且较为致密的复合膜层.动电位极化曲线结果表明:复合膜比微弧氧化膜和镁合金基体具有更正的腐蚀电位(Ecorr)、更低的腐蚀电流密度(icorr)和更大的线性极化电阻(Rp),说明微弧氧化镁合金沉积溶胶凝胶膜后耐腐蚀性能有显著地提高,复合膜对AZ91D镁合金具有良好的防腐蚀作用.     

MB8镁合金微弧氧化-电泳涂装复合膜层耐蚀性研究

采用微弧氧化-电泳涂装复合工艺,在MB8镁合金表面上形成防护性复合膜层。SEM观测表明,电泳漆膜与微弧氧化膜紧密结合,且均匀地覆盖了表层。动电位极化和浸泡试验结果表明,复合膜层的耐蚀性明显优于微弧氧化膜。     

Corrosion mechanism of micro-arc oxidation treated biocompatible AZ31 magnesium alloy in simulated body fluid

The rapid degradation of magnesium(Mg) based alloys has prevented their further use in orthopedic trauma fixation and vascular intervention,and therefore it is essential to investigate the corrosion mechanism for improving the corrosion resistance of these alloys. In this work, the effect of applied voltage on the surface morphology and the corrosion behavior of micro-arc oxidation(MAO) with different voltages were carried out to obtain biocompatible ceramic coatings on AZ31 Mg alloy. The effects of applied voltage on the surface morphology and the corrosion behavior of MAO samples in the simulated body fluid(SBF) were studied systematically. Scanning electron microscope(SEM) and X-ray diffractometer(XRD)were employed to characterize the morphologies and phase compositions of coating before and after corrosion. The results showed that corrosion resistance of the MAO coating obtained at 250 V was better than the others in SBF. The dense layer of MAO coating and the corrosion precipitation were the key factors for corrosion behavior. The corrosion of precipitation Mg(OH)2and the calcium phosphate(Ca–P) minerals on the surface of MAO coatings could enhance their corrosion resistance effectively. In addition, the mechanism of MAO coated Mg alloys was proposed.     

钛合金经皮植入式假肢骨内固定植入体表面经生物陶瓷改性后与骨整合的研究

通过对钛合金经皮植入式假肢的的骨内固定植入体表面进行生物陶瓷改性,以研究经改性过的植入体与其宿主骨整合的能力.采用羟基磷灰石喷涂和微弧氧化两种生物陶瓷改性工艺,对骨内固定植入体进行改性处理,将改性过的植入体植入山羊后腿胫骨,术后8周取标本行组织学观察,见两种生物陶瓷改性的植入体均可与宿主骨形成严密整合.计算宿主骨组织与植入体整合率,发现经生物陶瓷表面改性的植入体与宿主骨组织整合率显著高于未经生物改性的对照组植入体(p＜0.01),而羟基磷灰石喷涂组和微弧氧化组与宿主骨整合率的差别无统计学意义(p＞0.05),说明羟基磷灰石和微弧氧化两种陶瓷层都具有很强的诱导骨生成能力,经其表面改性的骨内固定植入体能与宿主骨形成紧密整合.     

硬脂酸改性处理TC4钛合金微弧氧化膜层耐蚀性的研究

在Ti₆Al₄V合金微弧氧化膜层上采用硬脂酸改性处理实现了陶瓷膜层的疏水化转变，显著提高了钛合金的耐蚀性能。利用接触角测试仪、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和傅里叶变换红外光谱仪（FT-IR）对膜层的润湿性、稳定性、微观结构和化学组成进行了分析，并通过动电位极化曲线和电化学阻抗分析了其腐蚀行为。结果表明，改性处理得到的疏水微弧氧化膜层试样能有效修复微弧氧化膜层缺陷，提高钛合金的耐蚀性能，说明硬脂酸改性处理与微弧氧化技术相结合有助于拓宽微弧氧化技术在钛合金上的应用。     

钛合金表面阳极氧化技术制备羟基磷灰石研究述评

羟基磷灰石与钛合金的结合,可以克服羟基磷灰石自身的缺点。阳极氧化技术是目前研究的热点,它包括阳极氧化法与微弧氧化法两种,本文综合论述了利用阳极氧化技术在钛及钛合金表面制备羟基磷灰石的研究现状,系统分析了阳极氧化技术与其他常用制备羟基磷灰石技术的优点,并对影响因素进行了详细地叙述,进而提出了相应的设想和展望。