时效处理对Mg-4Zn合金微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响
发布时间：2021-12-24 13:03
镁合金具有优异的生物相容性、力学相容性和可在人体内降解等特点,在硬组织植入物和血管内植入物等领域具有广阔的应用前景。但镁的电极电位较低,导致其在人体体液中易被腐蚀,并在组织愈合前失去力学支撑作用。因此,提高镁合金的耐蚀性能对于扩展其应用范围具有重大的理论意义和实际应用价值。大量研究表明,材料的微观组织对其耐腐蚀性能具有重大影响,但它们之间的具体联系尚不清楚。本论文系统地研究了时效处理对轧制态Mg-4Zn合金微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响,目的在于保证合金具有较好综合力学性能的基础上进一步提高其耐蚀性,并构建耐蚀性与微观组织之间的相关性。主要研究结果如下:（1）采用高应变速率轧制制备了细晶Mg-4Zn合金板材。轧制态合金具有细小均匀的动态再结晶组织特征,平均晶粒尺寸为3μm,局部区域存在位错,析出相主要依附于位错形核长大。（2）研究了时效工艺对Mg-4Zn变形合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:单级和双级时效均能有效地改善合金强度,其中双级时效比单级时效更显著,可归因于析出相更为细小、均匀。时效处理显著降低了合金的位错密度。70?C×10h预时效处理形成了大量的G.P.I和G....
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mg-Zn合金相图
硕士学位论文#碳钢水冷模，模具内腔尺寸为 100mm×150m浇铸时打开水阀冷却模腔且浇铸全程保证模粉，消耗熔体周围氧气保证金属液流不被氧炉保温 10min，以保证熔体温度和浇铸时的铸至坩埚内溶液剩余约 15%时停止浇铸，以属凝固冷却后取出铸锭，开模示意图如图 2
开模示意图如图 2.2 所示。图 2.2 模具开模示意图2.3.3 热处理由于采用水冷钢模铸造成型，凝固速度较快，所以合金组织为非平衡凝固组织。为使合金内部第二相溶入基体，有必要对铸锭进行固溶处理。结合课题组前期研究，选择固溶处理工艺为 300 C×2h+330 C×30h，在 SR3 型高精度电阻炉中进行；将铸锭放入石英砂进行固溶以实现均匀加热，加入石墨防止铸锭氧化燃烧。固溶后样品采用 60 C 温水淬火，以保证样品固溶效果及在冷却过程中不开裂。对 高 应 变 速 率 轧 制 Mg-4Zn 合 金 板 材 进 行 160 C×(0-48)h 单 级 时 效 和70 C×10h+160 C×(0-48)h 双级时效处理。将轧制态样品放入已设定好温度且控温稳定的 DF-101S 型集热式恒温加热磁力搅拌器中进行油浴，时效取样时间间隔为：0-10h 每隔 10min 小时取一个样，10-20h 每隔 0.5h 取一个样，20-48h 每隔 1h 取一个样。取样后进行空冷
【参考文献】：
期刊论文
[1]热处理对挤压态Mg-9Sn-1.5Y-0.4Zr镁合金显微组织与力学性能的影响（英文）[J]. 张代东,郝晓伟,房大庆,柴跃生. 稀有金属材料与工程. 2016(09)
[2]Mg-6wt%Zn-1wt%Mn合金中的析出相演变（英文）[J]. 石国梁,张丁非,赵霞兵,张奎,李兴刚,李永军,马鸣龙. 稀有金属材料与工程. 2013(12)
[3]挤压温度对Mg-Zn-Mn生物镁合金组织与腐蚀性能的影响[J]. 周世杰,黄楠,龚旭,景凤娟,游天雪. 热加工工艺. 2013(18)
[4]热处理对Mg-Zn-Mn镁合金组织和性能的影响[J]. 张丁非,朱曾涛,吴颖,赵霞兵,齐福刚,潘复生. 材料热处理学报. 2013(02)
[5]EW93镁合金轧制-T5状态的显微组织与力学性能[J]. 张新明,宁振忠,李理,邓运来,唐昌平,周楠. 中南大学学报(自然科学版). 2011(12)
[6]Mg-Zn系高强度镁合金的研究进展[J]. 张丁非,齐福刚,赵霞兵,石国梁,戴庆伟. 重庆大学学报. 2010(11)
[7]镁合金AZ31表面Ca–P涂层在Hank’s溶液中的腐蚀行为[J]. 张春艳,高家诚,曾荣昌,刘成龙,吴霞,吴迪. 硅酸盐学报. 2010(05)
[8]Mg-Zn合金时效过程中GP区析出的热力学分析[J]. 王晓亮,李长荣,郭翠萍,杜振民,何维. 金属学报. 2010(05)
[9]杂质元素对镁合金组织与性能的影响及其对应措施[J]. 陈先华,王敬丰,汤爱涛,潘复生. 材料导报. 2010(03)
[10]Er对铸态AZ91镁合金显微组织和耐腐蚀性能的影响[J]. 刘楚明,葛位维,李慧中,陈志永,王荣,高艳蕊. 中国有色金属学报. 2009(05)
博士论文
[1]中高应变速率轧制制备超细晶镁合金板材原理探索及相关基础研究[D]. 朱素琴.湖南大学 2012
[2]镁合金表面生物陶瓷涂层制备及其降解行为的研究[D]. 张春艳.重庆大学 2011
[3]Mg-Zn-Mn系变形镁合金强化机理研究[D]. 石国梁.重庆大学 2011
硕士论文
[1]Mg-5Zn-xSr镁合金的组织、力学性能和生体腐蚀性能研究[D]. 程美信.湖南大学 2017
[2]高压扭转对GW83K、Mg-Zn-Ca和AZ91镁合金的组织与腐蚀行为的影响[D]. 文道静.南京理工大学 2016
[3]细晶粒Mg-4Zn基合金板材的组织、性能及生体腐蚀行为研究[D]. 邹正阳.湖南大学 2015
[4]pH值和温度对镁合金应力腐蚀行为的影响[D]. 朱立文.太原理工大学 2014
[5]Mg-Zn-Nd系合金时效过程中析出行为研究[D]. 周标.东北大学 2013
[6]镁合金生物材料的生物相容性研究[D]. 陈克勤.中南大学 2010
[7]AZ31镁合金及TiCp/AZ31镁基复合材料等径角挤压变形研究[D]. 胥广亮.大连理工大学 2010
[8]Ce、Nd、Sr对AZ91镁合金显微组织和腐蚀性能的影响[D]. 徐萍.武汉理工大学 2005
[9]Zr对Mg-2.8Nd-0.35Zn合金高温性能影响的研究[D]. 刘洪汇.哈尔滨理工大学 2005
本文编号：3550534
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mg-Zn合金相图
硕士学位论文#碳钢水冷模，模具内腔尺寸为 100mm×150m浇铸时打开水阀冷却模腔且浇铸全程保证模粉，消耗熔体周围氧气保证金属液流不被氧炉保温 10min，以保证熔体温度和浇铸时的铸至坩埚内溶液剩余约 15%时停止浇铸，以属凝固冷却后取出铸锭，开模示意图如图 2
开模示意图如图 2.2 所示。图 2.2 模具开模示意图2.3.3 热处理由于采用水冷钢模铸造成型，凝固速度较快，所以合金组织为非平衡凝固组织。为使合金内部第二相溶入基体，有必要对铸锭进行固溶处理。结合课题组前期研究，选择固溶处理工艺为 300 C×2h+330 C×30h，在 SR3 型高精度电阻炉中进行；将铸锭放入石英砂进行固溶以实现均匀加热，加入石墨防止铸锭氧化燃烧。固溶后样品采用 60 C 温水淬火，以保证样品固溶效果及在冷却过程中不开裂。对 高 应 变 速 率 轧 制 Mg-4Zn 合 金 板 材 进 行 160 C×(0-48)h 单 级 时 效 和70 C×10h+160 C×(0-48)h 双级时效处理。将轧制态样品放入已设定好温度且控温稳定的 DF-101S 型集热式恒温加热磁力搅拌器中进行油浴，时效取样时间间隔为：0-10h 每隔 10min 小时取一个样，10-20h 每隔 0.5h 取一个样，20-48h 每隔 1h 取一个样。取样后进行空冷
【参考文献】：
期刊论文
[1]热处理对挤压态Mg-9Sn-1.5Y-0.4Zr镁合金显微组织与力学性能的影响（英文）[J]. 张代东,郝晓伟,房大庆,柴跃生. 稀有金属材料与工程. 2016(09)
[2]Mg-6wt%Zn-1wt%Mn合金中的析出相演变（英文）[J]. 石国梁,张丁非,赵霞兵,张奎,李兴刚,李永军,马鸣龙. 稀有金属材料与工程. 2013(12)
[3]挤压温度对Mg-Zn-Mn生物镁合金组织与腐蚀性能的影响[J]. 周世杰,黄楠,龚旭,景凤娟,游天雪. 热加工工艺. 2013(18)
[4]热处理对Mg-Zn-Mn镁合金组织和性能的影响[J]. 张丁非,朱曾涛,吴颖,赵霞兵,齐福刚,潘复生. 材料热处理学报. 2013(02)
[5]EW93镁合金轧制-T5状态的显微组织与力学性能[J]. 张新明,宁振忠,李理,邓运来,唐昌平,周楠. 中南大学学报(自然科学版). 2011(12)
[6]Mg-Zn系高强度镁合金的研究进展[J]. 张丁非,齐福刚,赵霞兵,石国梁,戴庆伟. 重庆大学学报. 2010(11)
[7]镁合金AZ31表面Ca–P涂层在Hank’s溶液中的腐蚀行为[J]. 张春艳,高家诚,曾荣昌,刘成龙,吴霞,吴迪. 硅酸盐学报. 2010(05)
[8]Mg-Zn合金时效过程中GP区析出的热力学分析[J]. 王晓亮,李长荣,郭翠萍,杜振民,何维. 金属学报. 2010(05)
[9]杂质元素对镁合金组织与性能的影响及其对应措施[J]. 陈先华,王敬丰,汤爱涛,潘复生. 材料导报. 2010(03)
[10]Er对铸态AZ91镁合金显微组织和耐腐蚀性能的影响[J]. 刘楚明,葛位维,李慧中,陈志永,王荣,高艳蕊. 中国有色金属学报. 2009(05)
博士论文
[1]中高应变速率轧制制备超细晶镁合金板材原理探索及相关基础研究[D]. 朱素琴.湖南大学 2012
[2]镁合金表面生物陶瓷涂层制备及其降解行为的研究[D]. 张春艳.重庆大学 2011
[3]Mg-Zn-Mn系变形镁合金强化机理研究[D]. 石国梁.重庆大学 2011
硕士论文
[1]Mg-5Zn-xSr镁合金的组织、力学性能和生体腐蚀性能研究[D]. 程美信.湖南大学 2017
[2]高压扭转对GW83K、Mg-Zn-Ca和AZ91镁合金的组织与腐蚀行为的影响[D]. 文道静.南京理工大学 2016
[3]细晶粒Mg-4Zn基合金板材的组织、性能及生体腐蚀行为研究[D]. 邹正阳.湖南大学 2015
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[5]Mg-Zn-Nd系合金时效过程中析出行为研究[D]. 周标.东北大学 2013
[6]镁合金生物材料的生物相容性研究[D]. 陈克勤.中南大学 2010
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[8]Ce、Nd、Sr对AZ91镁合金显微组织和腐蚀性能的影响[D]. 徐萍.武汉理工大学 2005
[9]Zr对Mg-2.8Nd-0.35Zn合金高温性能影响的研究[D]. 刘洪汇.哈尔滨理工大学 2005
本文编号：3550534
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