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钢基表面热镀zn-mg合金镀层化学组成与电化学腐蚀行为的研究

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材料工程 2008年第3期36卷 63-66页

作者：于萍王蕾蕾邢文国张长桥魏云鹤山东大学化学与化工学院济南250061 青岛农业大学植保学院山东青岛266109

通过电化学试验、盐雾加速试验和全浸加速腐蚀试验,在模拟海洋性大气腐蚀环境和工业与重污染大气腐蚀环境条件下,研究了不同化学组成的钢基表面热镀zn-mg合金镀层的腐蚀行为。三种试验方法研究结果表明,该镀层无论在海洋性大气腐蚀环境... 详细信息

通过电化学试验、盐雾加速试验和全浸加速腐蚀试验,在模拟海洋性大气腐蚀环境和工业与重污染大气腐蚀环境条件下,研究了不同化学组成的钢基表面热镀zn-mg合金镀层的腐蚀行为。三种试验方法研究结果表明,该镀层无论在海洋性大气腐蚀环境还是工业和重污染大气腐蚀环境条件下均表现出一致性的优良耐蚀性能;就实际工业生产而言,研究结果认为zn-mg合金镁含量控制在1%-2%的范围内是适宜的。

关键词：热镀层 zn-mg合金加速腐蚀试验电化学腐蚀

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后加工对生物医用zn-mg合金性能影响

材料科学与工程学报 2020年第4期38卷 602-608,624页

作者：柯斌何代华王姣姣姚瑶刘平刘新宽李俊菲上海理工大学材料科学与工程学院上海200093 上海微创医疗器械(集团)有限公司上海201302

研究并优化了一种生物医用zn-mg合金的轧制及退火工艺。采用轧制工艺制备了变形量为86%的zn-mg合金板材,随后进行不同温度的退火处理。对比了冷轧和热轧对合金性能的影响,优化了不同温度轧制板材的退火工艺。结果表明:热轧态板材退火后... 详细信息

研究并优化了一种生物医用zn-mg合金的轧制及退火工艺。采用轧制工艺制备了变形量为86%的zn-mg合金板材,随后进行不同温度的退火处理。对比了冷轧和热轧对合金性能的影响,优化了不同温度轧制板材的退火工艺。结果表明:热轧态板材退火后的性能更加优异,在相同温度退火条件下,热轧态合金抗拉强度较冷轧态更高,延伸率总体更高;合金在200℃热轧后进行200℃保温30 min退火处理时性能最优,抗拉强度力249 MPa,延伸率力41%。

关键词： zn-mg合金轧制退火显微组织力学性能

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zn-mg合金的微弧氧化改性研究

辽宁工业大学学报（自然科学版） 2019年第4期39卷 247-252页

作者：张驰李强赵特于景媛吴琼辽宁工业大学材料科学与工程学院辽宁锦州121001 瓦房店轴承股份有限公司辽宁大连116300

研究了微弧氧化电流、mg含量和氧化时间对zn-mg合金的微弧氧化电压和氧化膜层厚度的影响。观察了微弧氧化后的zn-mg合金的显微组织,分析其物相组成并测量了微弧氧化样品的耐腐蚀性能。研究结果表明:zn-mg合金的微弧氧化电压和氧化膜层... 详细信息

研究了微弧氧化电流、mg含量和氧化时间对zn-mg合金的微弧氧化电压和氧化膜层厚度的影响。观察了微弧氧化后的zn-mg合金的显微组织,分析其物相组成并测量了微弧氧化样品的耐腐蚀性能。研究结果表明:zn-mg合金的微弧氧化电压和氧化膜层厚度随着微弧氧化电流、时间的增加而提高。当zn-1mg合金在3A的氧化电流下处理2min后,zn-1mg表面的微弧氧化膜孔洞细小而均匀,膜层质量最好,膜厚为98.6μm。微弧氧化后的zn-mg合金表面膜层由为znO、zn(OH)2和zn2SiO4三相组成。耐腐蚀性测试表明,经微弧氧化后zn-1mg合金试样的自腐蚀电位最高为-0.4546V和电流密度最低为4.1322×10^-7A·cm^-2。在模拟体液中浸泡45天后,微弧氧化后zn-1mg合金失重最少,这说明微弧氧化提高了zn-1mg合金的耐腐蚀性能。

关键词：微弧氧化 zn-mg合金膜层特性耐腐蚀性能

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轧制变形zn-mg合金组织调控和性能研究

轧制变形Zn-Mg合金组织调控和性能研究

作者：陈黎南昌大学

学位级别：硕士

随着医疗技术的发展,传统的惰性材料已经不能满足植入材料的发展。Fe基和mg基降解材料因降解速率与患者愈合时间不匹配难以作为合适的生物降解材料,zn基材料因其适宜的力学性能和降解性能成为有巨大潜力的生物可降解材料,但纯锌较差的... 详细信息

随着医疗技术的发展,传统的惰性材料已经不能满足植入材料的发展。Fe基和mg基降解材料因降解速率与患者愈合时间不匹配难以作为合适的生物降解材料,zn基材料因其适宜的力学性能和降解性能成为有巨大潜力的生物可降解材料,但纯锌较差的力学性能并不能满足植入材料的要求。因此本文通过添加不同mg含量制备zn-x mg(x=0.6、0.8、1.0)合金,并对zn-x mg铸态合金进行不同变形量热轧制,然后对性能优异的合金进行180天的室温自然时效,以研究mg元素、轧制和自然时效对合金组织和性能的影响。其结果如下:mg元素添加后,合金由基体组织以及片状分布的共晶组织组成。随mg含量增加,铸态zn-mg合金晶粒尺寸逐渐减小,并且逐渐增多的共晶组织在塑性变形中阻碍位错的运动,使合金的抗拉强度和屈服强度相较于纯zn分别提升了2.3～2.8倍和3.3～3.8倍。同时,共晶组织中的mgzn相也造成合金的延伸率下降了39%～60%(相较于纯zn)。铸态合金的腐蚀速率都随着mg元素的增加而加快,并且腐蚀程度逐渐加深,共晶组织中的mgzn相对腐蚀更为敏感的特性造成合金晶界处的腐蚀程度更为严重。zn-mg合金经轧制后,晶粒大小均匀且尺寸随变形量的增大而减小,共晶组织出现破碎,弥散地分布在晶界处,所以合金的抗拉强度、屈服强度和断后延伸率都得到了明显的提升。合金的织构强度随轧制变形量的增大而增强,织构类型由多种复合织构转变为单一的织构类型。轧制处理使mgzn破碎并在晶界处弥散分布,变形量越大,弥散程度越高,所以合金的腐蚀速率越快。此外还发现合金的腐蚀速率会随时间的延长而逐渐变慢。在室温自然时效中,合金中沉淀出尺寸极小的mgzn相导致了力学性能发生改变,而由于轧制态合金高晶界密度的特点,导致其比铸态合金更容易析出mgzn相,力学性能变化也更大。合金的屈服强度和抗拉强度都随着自然时效时间的延长而提升,断后延伸率在则是逐渐下降,并且强度和断后延伸率的变化幅度都随时效时间逐渐变慢。此外,合金的电化学腐蚀速率也会随着自然时效时间的延长有着小幅度的提升,其中轧制态合金的提升幅度较铸态合金更为明显。综上所述,合金元素mg的添加和轧制都可以明显改善zn-mg合金的性能。其中,70%变形量轧制态zn-0.8mg合金的力学性能符合临床植入标准,另外具有适宜的降解速率,有望成为一种新型的生物降解植入材料。

关键词： zn-mg合金微观组织力学性能降解性能自然时效

mg含量和轧制变形对可降解血管支架用zn-mg合金力学性能影响研究

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金属功能材料 2022年第3期29卷 104-106页

作者：吕娟吴楠娄洁文静熊云南经济管理学院云南昆明650106

锌、镁作为人体日常必需的微量元素,对人体无毒副作用,因此是制备可降解血管支架的优秀备选材料。采用XRD、SEM和万能试验机研究了mg含量和轧制变形对可降解血管支架用zn-mg合金力学性能的影响。在锌合金中加入适量的镁,可以形成高强度... 详细信息

锌、镁作为人体日常必需的微量元素,对人体无毒副作用,因此是制备可降解血管支架的优秀备选材料。采用XRD、SEM和万能试验机研究了mg含量和轧制变形对可降解血管支架用zn-mg合金力学性能的影响。在锌合金中加入适量的镁,可以形成高强度的金属间化合物mgzn_(2)、mg_(2)zn_(11),提升了材料强度和硬度,但是恶化了加工性能。因此通过轧制变形,将粗大柱状晶逐渐锻炼成较均匀、细小的等轴晶粒来提升材料性能。同时,轧制前的预热增强了原子的热扩散作用,减少了成分不均的现象,更加有利于材料综合性能的提升,以满足医疗器械对材料性能的苛刻要求。

关键词： zn-mg合金可降解血管支架 mg含量轧制力学性能

mg含量对新型zn-mg合金组织和性能的影响

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材料保护 2021年第2期54卷 65-69页

作者：沈雁王红星李瑞峰王俭辛江苏海事职业技术学院船舶与海洋工程学院江苏南京211170 南京工程学院材料工程学院江苏南京211167 江苏科技大学材料科学与工程学院江苏镇江212003

为了提高zn基合金的性能,采用合金化技术制备了一种新型zn-mg铸造合金,研究了不同mg含量对zn-mg铸造合金微观组织与性能的影响。研究结果表明:随着mg含量的增加,晶粒组织细化,且显著提高了合金的硬度。当mg含量为3%(质量分数)时,摩擦系... 详细信息

为了提高zn基合金的性能,采用合金化技术制备了一种新型zn-mg铸造合金,研究了不同mg含量对zn-mg铸造合金微观组织与性能的影响。研究结果表明:随着mg含量的增加,晶粒组织细化,且显著提高了合金的硬度。当mg含量为3%(质量分数)时,摩擦系数曲线趋于平缓,且合金的摩擦系数降至0.40左右。mg含量的添加量会显著影响zn-mg合金的耐腐蚀性,当mg含量为2%(质量分数)时,耐腐蚀性最优。

关键词：合金化技术 zn-mg合金 mg含量组织结构摩擦系数耐蚀性

生物可降解zn-x mg合金的力学性能及腐蚀机理研究

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热加工工艺 2019年第8期48卷 105-110页

作者：李国凯崔泽琴宫殿清王文先程伟丽太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024 先进镁基材料山西省重点实验室山西太原030024

锌因具有良好的可降解性和耐腐蚀性,近年来成为生物可降解金属材料研究的热点。研究以纯zn粉和mg粉为原材料,通过放电等离子烧结技术制备了不同分数的zn-(0,5,10,15,20wt%) mg合金。利用扫描电镜、万能力学实验机等研究了不同镁含量该... 详细信息

锌因具有良好的可降解性和耐腐蚀性,近年来成为生物可降解金属材料研究的热点。研究以纯zn粉和mg粉为原材料,通过放电等离子烧结技术制备了不同分数的zn-(0,5,10,15,20wt%) mg合金。利用扫描电镜、万能力学实验机等研究了不同镁含量该合金的力学性能及其在模拟体液中的腐蚀性能和机理。结果表明:SPS制备的zn-mg合金的结构致密,其致密度都大于95%。与纯zn相比,随着镁含量的增加,该合金的硬度和压缩强度得到了显著提高,其中zn-10mg表现出最佳的力学性能,其显微硬度为364.7 HV3,压缩强度为555 MPa,弹性模量为10.0 GPa;在腐蚀实验中,zn-15mg的腐蚀速率最低,为0.4 mm/a,符合可降解植入材料的要求(小于0.5 mm/a)。

关键词： zn-mg合金放电等离子烧结力学性能腐蚀机理

生物医用可降解zn-mg基合金的制备及性能研究

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生物医用可降解Zn-Mg基合金的制备及性能研究

作者：赵特辽宁工业大学

学位级别：硕士

金属材料因易于加工成型和机械性能良好而被广泛应用于医疗领域。作为医用植入材料,生物可降解金属材料有望解决传统的金属生物材料如钛合金、医用不锈钢和钴系合金等由于耐蚀性良好而需要二次手术取出的问题,具有一定优势。在生物可降... 详细信息

金属材料因易于加工成型和机械性能良好而被广泛应用于医疗领域。作为医用植入材料,生物可降解金属材料有望解决传统的金属生物材料如钛合金、医用不锈钢和钴系合金等由于耐蚀性良好而需要二次手术取出的问题,具有一定优势。在生物可降解金属材料中,锌合金因其良好的生物相容性而具有广泛的应用前景。然而纯锌力学性能较差,降解速率相对缓慢,限制其在生物医用领域的应用。因此,改善锌基合金的力学性能,调控锌基合金的腐蚀和降解速率,有效提高其抗菌性能是本文的主要研究目标。本研究采用粉末冶金技术制备了zn-mg二元合金,研究压制压力、烧结温度以及mg含量对zn-mg合金孔隙度、显微组织、力学性能、腐蚀性能的影响。在zn-mg合金中,分别添加Cu、Ag元素制备zn-mg-Cu和zn-mg-Ag三元合金,研究合金元素Cu、Ag对于zn基合金显微组织、力学性能、耐腐蚀性能和抗菌性能的影响。zn-mg合金研究表明:随着压制压力和烧结温度的提高,zn-mg合金的孔隙度降低。当mg含量从0.5wt%增加到2.5wt%时,zn-mg合金的孔隙度先降低后增加,在1.0wt%mg达到最小值。SEM和XRD分析结果表明mg含量在0.5～2.0wt%时,zn-mg二元合金中仅存在η-zn固溶体,而zn-2.5mg合金出现明显mgzn第二相。随着烧结温度的提高和mg含量的增加,zn-mg合金的显微硬度和抗压强度都同时增加,380℃烧结2h后zn-2.0mg合金的显微硬度和抗压强度分别为65.8HV和112.4MPa。电化学分析和腐蚀失重实验表明:mg元素添加量为0.5～1.0wt%时,zn-mg合金表现出比纯zn更好的耐腐蚀性,其中,zn-1.0mg合金的耐腐蚀性最好。当mg含量在1.0～2.5wt%时,随着mg含量增加,zn-mg合金的自腐蚀电位降低,维钝电流密度、腐蚀速率和失重分别增加,表现比纯zn更快的降解速率和腐蚀倾向。zn-mg-Cu合金研究表明:zn-2mg-x Cu合金(x=0.5～2.0wt%)均由η-zn相和mgzn相组成,随着Cu含量的增加,zn-2mg-x Cu合金中的孔隙增多,mgzn相数量增多;zn-2mg-x Cu合金的显微硬度和抗压强度均出现先增加而后降低的现象。380℃烧结2h后zn-2mg-1.5Cu合金的显微硬度和抗压强度最大为77.3HV和126.7MPa。随着合金中Cu含量的增加,zn-2mg-x Cu合金的维钝电流密度、腐蚀速率和失重均比zn-mg合金增加,腐蚀倾向更明显。人工模拟体液腐蚀浸泡14天后,zn-2mg-x Cu合金表面出现明显的腐蚀坑,腐蚀产物分析的结果表明zn-mg-Cu三元合金在模拟人工环境中的腐蚀有助于引导磷酸钙沉积。zn-mg-Ag合金研究表明:在zn-mg合金中添加Ag元素后(x=0.5～2.0wt%),zn-2mg-x Ag三元合金中出现了mg zn第二相,随着Ag元素含量的增高,mg zn相含量增多,烧结后zn-2mg-x Ag的显微硬度和抗压强度先提高而后降低,当Ag含量为1.5wt%时,zn-2mg-1.5Ag显微硬度和抗压强度达到最大81.9HV和130.6MPa;zn-mg-Ag合金与zn-mg和zn-mg-Cu合金相比,自腐蚀电位相差不明显,但是维钝电流密度明显增高,表现出较大的降解速率和失重。人工模拟体液腐蚀浸泡14天后,zn-2mg-x Ag合金表面有明显的腐蚀坑存在,腐蚀产物中富集大量P和Ca等元素。对zn-mg-Cu合金和zn-mg-Ag合金进行的抗菌性能研究结果表明,两种三元合金对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均表现出良好的杀灭和抑制增殖效果,具有很好的抗菌性。其中zn-mg-Ag合金的抑菌圈直径比zn-mg-Cu合金大,而与细菌共培养的吸光度值小,这表明zn-mg-Ag合金比zn-mg-Cu合金具有更好的抗菌性能。

关键词：粉末冶金 zn-mg合金 zn-mg-Cu合金 zn-mg-Ag合金力学性能耐腐蚀性抗菌性

酸性环境下zn-mg合金电化学腐蚀实验研究

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世界有色金属 2019年第13期44卷 131-131,133页

作者：姜娟娟离石区江阴初级中学

目的:在酸性环境下,研究关于zn-mg合金发生电化学腐蚀的现象。方法:在恒温25℃温度下,取5.5gzn-mg合金粉末,加入酸液后轻轻振荡。选取0.1~2mol/L盐酸溶液,设定不同体积,探究盐酸溶液体积不同对反应的影响。结果:zn-mg合金粉末浸泡在酸... 详细信息

目的:在酸性环境下,研究关于zn-mg合金发生电化学腐蚀的现象。方法:在恒温25℃温度下,取5.5gzn-mg合金粉末,加入酸液后轻轻振荡。选取0.1~2mol/L盐酸溶液,设定不同体积,探究盐酸溶液体积不同对反应的影响。结果:zn-mg合金粉末浸泡在酸碱度在pH=6.8的盐酸溶液中,24小时后zn-mg合金的表面被腐蚀程度已经趋于稳定状态。结论:当zn-mg合金表面形成一个钝化膜之后,盐酸对zn-mg合金粉末的腐蚀就会受到阻碍,钝化膜保护着zn-mg合金,降低酸性环境对zn-mg合金的继续腐蚀。本文意图为中学化学教师和化学专业学生提供可借鉴的实验方案,从而使教师在进行zn-mg合金的教学时能成功实施此实验,也为化学专业学生在进行zn-mg合金实验时能得到有效数据。

关键词：酸性环境 zn-mg合金电化学腐蚀实验