气相合金化制备高纯Mg-Zn二元合金组织及性能分析

发布时间：2020-10-22 18:50

　　 镁合金作为生物植入材料的应用已受到广泛关注。本论文以合金制备的纯净化为切入点,选取对人体无毒害、制造成本较低、且生物相容性较好的Zn元素采用气相合金化方法制备高纯Mg-Zn二元合金,并对制备出的合金进行后续的热处理和热压处理,研究其对Mg-Zn二元合金组织和性能的影响。主要研究结果如下:(1)冷凝态Mg-Zn合金显微组织由椭圆形α-Mg和多边形共晶混合物组成,共晶混合物由MgZn和Mg7Zn3相组成,并呈片层状和针状两种典型形态。T4处理后Mg7Zn3、MgZn2大量分解而MgZn相增加,物相尺寸变大;T6处理后,Mg-Zn二元合金内形成由α-Mg和Mg7Zn3组成的树枝状组织,物相尺寸减小且组织分布较为均匀。随着T4温度和时间的增加,Mg-Zn二元合金的硬度增加,此时的强化机理为固溶强化;T6处理后,由于时效后的组织分布均匀,时效强化机理占主导地位且硬度有所提高。(2)经T4:340℃+24h后合金的自腐蚀电位由冷凝态的-1468.8mV升高到-1267.1mV而腐蚀电流密度减小到134.47μA·cm2,Rct的值不断增加,从冷凝态时的128.70 Ω··cm2增加到T4:340℃+24h后的216.31 Ω·cm2;经T6处理后其自腐蚀电位又降低到-1535.4mV,腐蚀电流密度增加到685.00μA cm2,且Rct显著减小,仅为26.55Ω·cm2。即固溶处理提高了Mg-Zn合金在Ringer's液中的耐蚀性,而时效处理后耐蚀性显著降低。(3)随着热压时间和温度的增加,组织分布愈加均匀且共晶组织细化,共晶混合物的含量减少,在420℃下热压8h时,合金组织已完全变成扁平状,同时伴有第二相的析出和弥散分布。热压使得组织尺寸发生细化且第二相弥散分布此时的强化机理为细晶强化和时效强化的共同协同作用。(4)在320℃、1OMPa的条件下,随着时间从4h增加到12h,合金在腐蚀液中的腐蚀电流密度从56.19μA·cm2增加到175.56μA·cm2,而电荷转移电阻从295.1Ω·cm2减少到30.2Ω·cm2;而在1OMPa下热压40min,随着热压温度从300℃升高到360℃,腐蚀电流密度从90.51μA·cm2减小到30.05μA·cm2,同时电荷转移电阻从38.39Ω·cm2增加到515.13Ω·cm2,合金的耐蚀性能随着热压温度的升高而提高。(5)冷凝态Mg-Zn二元合金的腐蚀形貌以局部腐蚀为主,T4处理后变为一定程度的全面腐蚀,而T6处理之后点腐蚀密度较大,经过热压后腐蚀产物沿特定方向分布。不同处理后合金的失重率不断增大但腐蚀速率不断变小。随着腐蚀的进行,溶液的pH值前期在增加,后期稳定于10.5。固溶处理和热压处理使合金表面的腐蚀产物膜层发生变化,从而对合金起到保护作用。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TG146.22
【部分图文】：

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本文编号：2851978