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Anisotropic cyclic deformation behavior of an extruded Mg-3Y alloy sheet with rare earth texture

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Journal of Magnesium and Alloys 2022年第6期10卷 1581-1597页

作者： Tianjiao Li Jinsong Rao Jiang Zheng dongdi yin Haoge Shou Yongfa Zhang Rong Shi Weichao Jing Lihong Xia International Joint Laboratory for Light Alloys(Ministry of Education) College of Materials Science and EngineeringChongqing University174 Shazhengjie StreetShapingba DistrictChongqing 400044China Shenyang National Laboratory for Materials Science Chongqing UniversityChongqing 400044China Key Laboratory of Advanced Technologies of Materials Ministry of EducationSchool of Materials Science and EngineeringSouthwest Jiaotong UniversityChengduSichuan 610031China College of Mechanical Engineering Chongqing Technology and Business UniversityChongqing 400067China

Mg-RE(magnesium-rare earth)alloys exhibit pronounced in-plane anisotropy of mechanical response under quasi-static monotonic loading resulting from the RE texture,as extensively *** this work,an obvious in-plane anisotropy of cyclic deformation behavior was observed in an extruded Mg-3Y alloy sheet during strain-controlled tension-compression low-cycle fatigue(LCF)at room *** extrusion direction(ED)samples displayed better fatigue resistance with almost symmetrical hysteresis loops and longer fatigue life compared with the transverse direction(TD)*** influences of texture on the deformation modes,cracking modes,and mechanical behavior of Mg-Y alloy sheets under cyclic loading were studied quantitatively and *** activation of various slip/twinning-detwinning systems was measured at desired fatigue stages via EBSD observations together with in-grain misorientation axes(IGMA)*** results indicate that the activation of deformation modes in the TD sample was featured by the cyclic transition,i.e.,prismatic slip(at the tensile interval)→{10–12}tension twinning(at the compressive reversal)→detwinning+prismatic slip(at the re-tensile reversal).In the case of the ED sample,the cyclic deformation was dominated by the basal slip throughout the fatigue *** cracking modes,intergranular cracking and persistent slip bands(PSB)cracking were the primary cracking modes in the ED sample while the TD sample showed a high tendency of{10–12}tension twinning cracking(TTW cracking).The underlying mechanisms influencing the activation of various slip/twinning-detwinning systems,as well as cracking modes and cyclic mechanical behavior,were discussed.

关键词： Anisotropic cyclic deformation Dislocation slip Twinning-detwinning Cracking modes Mechanical behavior

Recent progress in Mg-based alloys as a novel bioabsorbable biomaterials for orthopedic applications

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Journal of Magnesium and Alloys 2022年第6期10卷 1428-1456页

作者： Fei Xing Shang Li dongdi yin Jichang Xie Pol Maria Rommens Zhou Xiang Ming Liu Ulrike Ritz Orthopedic Research Institute Department of OrthopedicsWest China HospitalSichuan UniversityNo.37 Guoxue LaneChengduSichuan 610041China Department of Plastic and Burn Surgery West China HospitalSichuan UniversityNo.37 Guoxue LaneChengduSichuan 610041China Key Laboratory of Advanced Technologies of Materials Ministry of EducationSchool of Materials Science and EngineeringSouthwest Jiaotong UniversityChengduSichuan 610031China Laboratoire Roberval FRE UTC-CNRS 2012Sorbonne universitésUniversitéde Technologie de CompiègneCentre de recherche RoyallieuCS60319Compiègne CEDEX 60203France Department of Orthopaedics and Traumatology Biomatics GroupUniversity Medical Center of the Johannes Gutenberg UniversityLangenbeckstr.1Mainz 55131Germany

Traditional orthopedic metal implants,such as titanium(Ti),Ti alloys,and cobalt-chromium(Co-Cr)alloys,cannot be degraded in *** patients is must always suffer a second operation to remove the ***,stress shielding,or stress protection occurs when traditional orthopedic metal implants are applied in fractures *** mechanical shunt produced by traditional orthopedic metal implants can cause bone loss over time,resulting in decreased bone strength and delayed fracture *** metals that‘biocorrode’are currently attracting significant interest in the orthopedics field due to their suitability as temporary *** one of the biodegradable metals,magnesium(Mg)and Mg alloys have gained interest in the field of medicine due to their low density,excellent biocompatibility,high bioresorbability,and proper mechanical ***,Mg ions released from the metal implants can promote osteogenesis and angiogenesis during the degradation process in vivo,which is substantially better for orthopedic fixation than other bioinert metal ***,this review focuses on the properties,fabrication,biological functions,and surface modification of Mg-based alloys as novel bioabsorbable biomaterials for orthopedic applications.

关键词： Magnesium Mg alloys Biomedical implants Bone regeneration Surface modification

Unexpected high-temperature brittleness of a Mg-Gd-Y-Ag alloy

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Journal of Magnesium and Alloys 2022年第9期10卷 2510-2515页

作者： Lirong Xiao Xuefei Chen Huiyan Ning Ping Jiang Yi Liu Bin Chen dongdi yin Hao Zhou Yuntian Zhu Nano and Heterogeneous Materials Center School of Materials Science and EngineeringNanjing University of Science and TechnologyNanjing 210094China State Key Laboratory of Nonlinear Mechanics Institute of MechanicsChinese Academy of SciencesBeijing 100190China School of Mechanical and Electrical Engineering Heilongjiang Institute of TechnologyHarbin 150050China ThermoFisher Scientific Shanghai 201210China Key Laboratory of Advanced Technologies of Materials Ministry of EducationSchool of Materials Science and EngineeringSouthwest Jiaotong UniversityChengduSichuan 610031China Department of Materials Science and Engineering City University of Hong KongHong Kong 999077China

Rare earth(RE)can produce excellent precipitation hardening in Mg ***,when forming a solid solution,it also deteriorates formability,a problem that can usually be overcome by raising deformation *** we report an unexpected observation of high temperature brittleness in a Mg-Gd-Y-Ag *** the temperature reached 500℃,the formability decreased drastically,leading to severe intergranular fracture under only 0.5% *** was caused by failure of grain boundaries,which are weakened by segregated interfacial compounds.

关键词： Interfacial compounds Formability High temperature brittleness Grain boundary sliding

Mg-Al-Zn系镁合金在大气中的散热性能研究

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稀有金属材料与工程 2017年第5期46卷 1265-1270页

作者：任凌宝权高峰江柱中尹冬弟西南交通大学四川成都610031 材料先进技术教育部重点实验室四川成都610031

在20~220℃范围内对比研究了AZ80、AZ31、ZK60镁合金和AA6082铝合金在大气中的散热性能,分别测量其环境散热曲线并用指数型热动力学方程T=T_0+ΔT_0·exp(-t/A_0)拟合。结果表明,固溶处理可使铸态或挤压态镁合金热导率下降,而固溶+时效... 详细信息

在20~220℃范围内对比研究了AZ80、AZ31、ZK60镁合金和AA6082铝合金在大气中的散热性能,分别测量其环境散热曲线并用指数型热动力学方程T=T_0+ΔT_0·exp(-t/A_0)拟合。结果表明,固溶处理可使铸态或挤压态镁合金热导率下降,而固溶+时效处理后其热导率有所提升。分析了瞬时温差与瞬时温度比值ΔT/T与镁合金、铝合金散热性能的关系,自然对流条件下,柱高对AZ80镁合金散热性能影响较小;在人工强制对流条件下,当0.25<ΔT/T<0.45时,高柱(60 mm)散热速率约为低柱(20 mm)的两倍。在自然对流条件下,AZ80、AZ31镁合金的散热性能在0.25<ΔT/T<0.45(120~220℃)时,明显优于AA6082铝合金。在0.05<ΔT/T<0.25(20~120℃)时,这3种合金的散热性能无明显差别。

关键词：镁合金散热性能热导率热动力学

应变速率和温度对Mg-1Y挤压板材拉伸变形行为的影响

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稀有金属材料与工程 2020年第7期49卷 2289-2298页

作者：纪彬陆嘉伟于逸翔尹冬弟西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室四川成都610031 江苏朗顺电工电气有限公司江苏扬州225800

在温度为25~300℃应变速率为0.001~0.1 s^-1的范围内研究了Mg-1Y(质量分数,%)挤压板材的拉伸变形行为。结果表明:在0.1s^-1的应变速率下,当温度从室温增加至300℃时抗拉强度从(247.9±5.8)MPa到(125.6+4.7)MPa降低了49.3%。板材即使在... 详细信息

在温度为25~300℃应变速率为0.001~0.1 s^-1的范围内研究了Mg-1Y(质量分数,%)挤压板材的拉伸变形行为。结果表明:在0.1s^-1的应变速率下,当温度从室温增加至300℃时抗拉强度从(247.9±5.8)MPa到(125.6+4.7)MPa降低了49.3%。板材即使在室温下也表现出了明显的应变速率敏感性。室温下,当应变速率从0.1 s^-1降低至0.001 s^-1,抗拉强度降低11.8%。在室温和250℃温度范围内可以通过Garofalo双曲正弦本构方程来描述合金的流变行为。测得的应力指数n为27.8±8.9,激活能Q为(124.6±6.1)k J/mol,Q值意味着变形是位错攀移控制。在中间温度(150~250℃)时板材表现出锯齿流变行为,这种现象在较低应变速率更明显。同时断裂延伸率随着温度升高而反常地降低。认为上述2种变形特征和Y原子和位错的强烈的相互作用有关系,这种作用即为动态应变时效(DSA)。应变速率敏感因子(m)随温度升高而增加。在300℃下m从0.068增加至0.11,说明Y元素的添加可以激活更多滑移系。变形后显微组织的观察表明孪晶被温度抑制,同时与增大的m相一致。300℃下观察到有动态再结晶(DRX)的出现,应变速率越低DRX越明显。

关键词： Mg-1Y挤压板材拉伸变形本构方程应变速率敏感因子

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镁-稀土耐热镁合金活塞的开发研究

特种铸造及有色合金 2010年第5期30卷 455-458页

作者：陈长江王渠东尹冬弟上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心金属基复合材料国家重点实验室上海200240

采用Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr镁合金重力铸造发动机活塞,确定了浇注温度、模具温度、热处理工艺等参数。对镁合金活塞本体的组织研究表明,原始铸态合金组织中有大量的第二相分布于晶界处,经过固溶和时效热处理,在晶界处析出大量的层片状析... 详细信息

采用Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr镁合金重力铸造发动机活塞,确定了浇注温度、模具温度、热处理工艺等参数。对镁合金活塞本体的组织研究表明,原始铸态合金组织中有大量的第二相分布于晶界处,经过固溶和时效热处理,在晶界处析出大量的层片状析出相。在时效态,活塞裙部的硬度(HV)达到131.4;活塞顶部的高温抗拉强度大,在350℃时的抗拉强度为161.9MPa;在250℃、80MPa条件下经过100h镁合金活塞材料的蠕变变形量只有0.428%;Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr镁合金活塞的密度为***-3,100℃时比热容为***-1.K-1,室温热导率为23W.m-1.K-1,20～100℃的线膨胀系数为25.6×10-6K-1。

关键词： Mg-11Y-5Gd-2Zn-0.5Zr镁合金活塞力学性能物理性能

挤压参数和Y含量对Mg-Y合金棒材显微组织及拉-压变形行为的影响

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稀有金属材料与工程 2018年第9期47卷 2861-2868页

作者：黄广号李欣尹冬弟陆嘉伟周浩权高峰西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室四川成都610031 北京工业大学北京100022

通过光学显微镜(OM)、电子背散射(EBSD)及单轴拉-压研究了Y元素含量(1%,5%,质量分数)、挤压温度(ET)、挤压比(ER)对Mg-Y合金挤压棒材显微组织、织构及拉-压变形行为的影响规律。结果表明:当Y含量由1%增加到5%(ET=300℃,ER=9):由"双峰"... 详细信息

通过光学显微镜(OM)、电子背散射(EBSD)及单轴拉-压研究了Y元素含量(1%,5%,质量分数)、挤压温度(ET)、挤压比(ER)对Mg-Y合金挤压棒材显微组织、织构及拉-压变形行为的影响规律。结果表明:当Y含量由1%增加到5%(ET=300℃,ER=9):由"双峰"组织变为细小均匀的完全动态再结晶组织;两种棒材横截面(ED面)和纵剖面(TD面)的平均晶粒尺寸相近,约为(14.1±1.9)～(16.5±1.6)μm;室温拉伸屈服强度(TYS)由173±3 MPa降低到125±6MPa,但断裂延伸率则由(11.0±2.1)%大幅增加到了(31.0±1.2)%,这主要是由于基面丝织构的显著弱化和织构强度的明显降低(～53%)导致;CYS/TYS由0.87变为1.10,材料由通常的正拉压不对称性变为反拉压不对称性。当ER由9增加到32(ET=300℃):Mg-1Y的TYS大幅增加到(242±1) MPa(～40%),同时断裂延伸率增加到(12.9±1.5)%(～17%),这主要与大挤压比使得动态再结晶趋于完全、晶粒更加细小均匀(10.1±1.4μm)以及基面丝织构的显著弱化(～75%)密切相关。增加挤压温度(300～400℃)对Mg-1Y棒材(ER=32)的晶粒尺寸和拉伸力学性能的影响较小,但可提高压缩屈服强度(CYS)至(236±9) MPa(～15%),CYS/TYS由0.85增加到1.02,材料拉压屈服对称。Y含量显著影响材料的变形行为,不同挤压参数的Mg-1Y合金棒材均表现出"S"型压缩曲线,而Mg-5Y则无此现象,变形后组织观察表明"S"型曲线与孪晶主导变形密切相关。

关键词：镁钇合金挤压参数拉压不对称性显微组织力学性能

两种Mg-Gd-Y-Zr镁合金的热物理性能

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特种铸造及有色合金 2009年第10期29卷 950-952页

作者：陈长江王渠东尹冬弟丁文江上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室

对Mg-10Gd-3Y-0.5Zr(GW103)和Mg-12Gd-3Y-0.5Zr(GW123)两种高强耐热镁合金不同温度下的比热容、热导率、热扩散系数和线膨胀系数进行了测定。测试结果显示,在相同温度下GW103合金比GW123合金的比热容大;在200℃以下时GW103合金比GW123... 详细信息

对Mg-10Gd-3Y-0.5Zr(GW103)和Mg-12Gd-3Y-0.5Zr(GW123)两种高强耐热镁合金不同温度下的比热容、热导率、热扩散系数和线膨胀系数进行了测定。测试结果显示,在相同温度下GW103合金比GW123合金的比热容大;在200℃以下时GW103合金比GW123合金的热导率大,在200℃以上时GW123合金比GW103合金的热导率大;在温度增加的过程中GW103合金始终比GW123合金的热扩散系数大;在相同的温度下GW103合金比GW123合金的线膨胀系数小。分析表明,合金成分和相的高温转变对两种合金的热物理性能有很大的影响。

关键词： Mg-Gd-Y-Zr 比热容热导率热扩散系数线膨胀系数镁合金

挤压铸造Mg-9Gd-1Y-0.5Zr活塞的组织与性能

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特种铸造及有色合金 2012年第10期32卷 907-911页

作者：袁竭王渠东陈长江尹冬弟叶兵上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心

挤压铸造了Mg-9Gd-1Y-0.5Zr(GW91)活塞,研究了固溶时效态(T6)活塞顶部及裙部的力学性能,以及在200～300℃的蠕变性能。结果表明,活塞经过固溶时效处理后,晶粒内部析出相均匀析出,顶部和裙部平均晶粒尺寸分别为140、80μm;T6态活塞的抗... 详细信息

挤压铸造了Mg-9Gd-1Y-0.5Zr(GW91)活塞,研究了固溶时效态(T6)活塞顶部及裙部的力学性能,以及在200～300℃的蠕变性能。结果表明,活塞经过固溶时效处理后,晶粒内部析出相均匀析出,顶部和裙部平均晶粒尺寸分别为140、80μm;T6态活塞的抗拉强度随温度增加而降低,当温度为300℃时,活塞顶部及裙部抗拉强度分别达到210、223MPa;T6态活塞稳态蠕变速率随温度及应力增加而增大,在300℃、50MPa蠕变条件下,活塞顶部及裙部稳态蠕变速率分别为7.81×10-8s-1、1.45×10-7s-1,蠕变100h后蠕变量分别为2.8%、3.0%,优于现阶段商用活塞材料Al-Si合金的高温抗拉强度和抗蠕变性能。

关键词： Mg-9Gd-1Y-0.5Zr镁合金活塞力学性能抗蠕变性能