Mg-Gd-(Y)合金中溶质拖曳效应对织构演变及力学性能的影响
Mg_Gd_Y_Zr_Ag合金的组织和力学性能
Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｏｆ Ｍｇ－Ｇｄ－Ｙ－Ｚｒ－Ａｇ Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ａｌｌｏｙ
Ｗａｎｇ Ｆｕｑｉａｎｇ１，Ｙｉｎ Ｓｉｑｉ ２，Ｗａｎｇ Ｚｈａｎｋｕｎ２，Ｚｈａｎｇ Ｚｈｉｑｉａｎｇ２ （１．Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，ＡＶＩＣ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ；２．Ｔｈｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ａｇｅ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｍｇ－１０Ｇｄ－３Ｙ－０．６Ｚｒ－１Ａｇ ａｌｌｏｙ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ＳＥＭ，ＸＲＤ，ｈａｒｄｎｅｓｓ ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｔｅｎｓｉｌｅ ｔｅｓｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ａｓ－ｃａｓｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｌｏｙ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｍａｉｎｌｙ ｏｆα－Ｍｇ ｍａｔｒｉｘ，Ｍｇ２４ （ＧｄＹ）５，Ｍｇ３Ｇｄ，Ｍｇ２Ｇｄ ａｎｄ Ｍｇ５Ｇｄ ｐｈａｓｅｓ．Ｔｈｅ Ａｇ ｅｌｅｍｅｎｔ ｉｓ ｄｉｓ－ ｓｏｌｖｅｄ ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｌｙ ｉｎ ｍａｔｒｉｘ ｗｉｔｈ ａｂｓｅｎｃｅ ｏｆ ｆｏｒｍｅｄ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ．Ｔｈｅ ａｇｉｎｇ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ Ｍｇ－Ｇｄ－Ｙ－Ｚｒ－Ａｇ ａｌｌｏｙ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｌｌｏｙ ｅｘｈｉｂｉｔｓ ｏｂｖｉｏｕｓ ａｇｅ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ａｎｄ ｐｅａｋ ａｇｉｎｇ ｔｉｍｅ ｏｆ ａｌｌｏｙ ｉｓ ｓｈｏｒｔｅｎｅｄ， ｈｏｗｅｖｅｒ，ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｏｆ ａｌｌｏｙ ｃａｎ ｂｅ ｉｇｎｏｒｅｄ ｗｉｔｈ １％ Ａｇ ａｄｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ａｇｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅ－ ｔｅｒｓ ｏｆ ａｌｌｏｙ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｂｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｃｕｒｖｅ．Ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ Ｔ６ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｌｌｏｙ ｉｓ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｉｍ－ ｐｒｏｖｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，Ａｇ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｉｓ ｎｏｔ ｏｂｖｉｏｕｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｓ－ｃａｓｔ ａｎｄ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｌｌｏｙ ａｔ ｒｏｏｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ａｌｌｏｙ，Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，Ａｇｅ Ｈａｒｄｅｎｉｎｇ，Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
《2024年Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》范文
《Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》篇一一、引言随着生物医学的快速发展，生物材料在医疗领域的应用越来越广泛。
其中，Mg-Y基生物材料因其良好的生物相容性、可降解性和力学性能，成为当前研究的热点。
本文旨在研究Mg-Y基生物材料的结构、力学性能和降解性能，以期为该类材料在医疗领域的应用提供理论依据。
二、Mg-Y基生物材料结构研究1. 化学成分Mg-Y基生物材料主要由镁（Mg）和钇（Y）元素组成，此外还可能含有其他微量元素。
这些元素的组合和比例对材料的性能具有重要影响。
2. 晶体结构Mg-Y基生物材料通常具有密排六方晶体结构。
其晶格常数、晶界形态等均对材料的力学性能和降解性能产生影响。
3. 微观结构材料的微观结构包括晶粒大小、分布以及相的形态等。
研究表明，合理的微观结构有助于提高材料的力学性能和生物相容性。
三、力学性能研究1. 拉伸性能Mg-Y基生物材料具有较好的拉伸性能，其抗拉强度、屈服强度和延伸率等指标均能满足一定的应用需求。
2. 压缩性能该类材料在压缩过程中表现出较高的压缩强度和能量吸收能力，使其在承受冲击载荷时具有较好的表现。
3. 疲劳性能材料的疲劳性能对其在长期使用过程中的稳定性至关重要。
研究表明，Mg-Y基生物材料具有良好的疲劳性能，能在循环载荷下保持稳定的力学性能。
四、降解性能研究1. 体外降解实验通过模拟人体环境下的体外降解实验，研究Mg-Y基生物材料的降解行为。
实验结果显示，该类材料在模拟体液中能够发生可控的降解，且降解速率适中。
2. 体内降解实验体内降解实验结果表明，Mg-Y基生物材料在人体内能够与组织液发生反应，实现逐步降解。
其降解过程对周围组织的影响较小，具有良好的生物相容性。
3. 降解机制Mg-Y基生物材料的降解机制主要涉及材料的腐蚀和氧化过程。
在人体内，材料表面的镁离子与组织液中的氯离子发生反应，形成氯化镁并逐渐溶解。
同时，钇元素的存在有助于提高材料的耐腐蚀性，延缓降解过程。
Mg-Gd-(Y)合金中溶质拖曳效应对织构演变及力学性能的影响
Mg-Gd-(Y)合金中溶质拖曳效应对织构演变及力学性能的影响镁合金中基面滑移和孪生是主要的变形模式,这是镁合金中形成强织构的原因。
研究表明稀土的添加可以有效的弱化织构,从而提高镁合金的成形性能。
但镁稀土合金的织构演变依然依赖于合金元素匹配及热加工工艺。
开展镁合金织构弱化机理的研究尤为重要。
目前有关镁稀土合金织构弱化机理的讨论主要聚焦于稀土溶质原子的拖曳效应。
而且溶质原子对位错的拖曳会导致动态应变时效(DSA)效应,而DSA效应的表现为拉伸曲线上的锯齿状波动。
所以,稀土溶质的拖曳效应会对镁合金的织构演变和力学性能产生影响。
但有关于镁合金中溶质拖曳效应的实验研究非常缺乏。
本文采用电子背散射衍射分析(EBSD)、高角度环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)和高温拉伸实验手段研究Mg-Gd-(Y)合金中的溶质拖曳效应对织构演变和力学性能的影响。
研究结果表明:相同变形条件下,Mg-1wt.%Gd合金中有较多的剪切带,织构也比对比合金AZ31的织构弱。
不同温度反挤压的Mg-1wt.%Gd样品的EBSD结果表明Mg-1wt.%Gd在400℃反挤压第一次出现了稀土织构<2111>。
针对Mg-1wt.%Gd合金中出现稀土织构<2111>//挤压方向(ED)的样品,利用HAADF-STEM表征,发现了大量的<c+a>非基面位错开动,并且在剪切带内的小角度晶界附近,发现Gd原子在伯氏矢量为1/3<1120>的位错上偏聚。
溶质原子在基面位错上的偏聚,对基面位错产生拖曳作用,阻碍基面位错的滑移,增加非基面滑移的比例,增强了Mg-1wt.%Gd合金的协调性变形,最终有效弱化合金织构。
Mg-2wt.%Gd和GW83(Mg-8wt.%Gd-3wt.%Y)合金的高温拉伸结果表明,Mg-2wt.%Gd在200℃和250℃,GW83在150℃、200℃和250℃的温度区间的拉伸应力应变曲线出现了锯齿状的波动,这是典型的DSA效应的表现,这一效应是在变形温度和应变速度匹配的加工窗口,位错运动与溶质原子偏聚的交互作用导致的结果。
Mg-Gd-Y_合金及其构件的组织与性能研究
精 密 成 形 工 程第16卷 第2期 38JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING 2024年2月收稿日期：2023-04-10 Received ：2023-04-10基金项目：中央引导地方科技发展专项资金（YDZJTSX2021A027）；中北大学青年学术带头人资助项目（11045505） Fund ：The Central Guidance on Local Science and Technology Development Fund of Shanxi Province(YDZJTSX2021A027); The North University of China Youth Academic Leader Project(11045505)引文格式：顾皞, 蒋清, 常志勇, 等. Mg-Gd-Y 合金及其构件的组织与性能研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(2): 38-45.GU Hao, JIANG Qing, CHANG Zhiyong, et al. Structure and Properties of Mg-Gd-Y Alloy and Its Components[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(2): 38-45. *通信作者（Corresponding author ） Mg-Gd-Y 合金及其构件的组织与性能研究顾皞1，蒋清1，常志勇1，殷凤杰1，肖旅2，顾宝龙1，颜哲1，韩红1，金鑫1，付一峰1，宿常旭1，张建兵1*，鲁若鹏3（1.首都航天机械有限公司，北京 100076；2.上海航天精密机械研究所，上海 201600；3.中北大学 材料科学与工程学院，太原 030051） 摘要：目的 针对VW103（Mg-10Gd-3Y ）和VW63（Mg-6Gd-3Y ）2种铸造镁合金，从材料微观结构入手，探讨分析2种合金力学性能差异性，获取了2种镁合金在工程应用中的铸造性能及其力学特性。
《Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》
《Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》篇一一、引言随着医疗科技的发展，生物材料在医疗领域的应用越来越广泛。
Mg-Y基生物材料作为其中一种重要的金属基生物材料，其优良的力学性能和生物相容性使其在骨科植入物、牙科修复体等医疗领域有着广阔的应用前景。
本文将对Mg-Y基生物材料的结构、力学性能和降解性能进行深入研究，以期为该材料的进一步应用提供理论依据。
二、Mg-Y基生物材料结构Mg-Y基生物材料是一种以镁为基体，添加钇元素的合金材料。
其结构主要由镁基体和钇元素在镁基体中的分布决定。
在Mg-Y合金中，钇元素能够与镁形成稳定的固溶体，从而增强合金的力学性能。
此外，钇元素的添加还可以细化晶粒，提高材料的加工性能。
三、力学性能1. 弹性模量：Mg-Y基生物材料的弹性模量接近人体骨骼，这使得其作为骨科植入物时能够更好地与人体骨骼相匹配，减少应力遮挡效应。
2. 抗拉强度和屈服强度：Mg-Y基生物材料具有较高的抗拉强度和屈服强度，使其能够承受较大的外力作用，满足骨科植入物的力学需求。
3. 疲劳性能：Mg-Y基生物材料在循环载荷下表现出良好的疲劳性能，能够保持稳定的力学性能，减少植入物在人体内因疲劳而导致的断裂风险。
四、降解性能Mg-Y基生物材料作为一种可降解生物材料，其降解性能是其在医疗领域应用的重要指标。
Mg-Y基生物材料的降解过程主要由材料的腐蚀和细胞代谢共同完成。
在生理环境下，镁基体发生腐蚀反应，逐渐降解为无毒的镁离子，被人体代谢排出体外。
同时，钇元素在降解过程中较为稳定，不会对人体产生不良影响。
因此，Mg-Y基生物材料具有良好的降解性能和生物相容性。
五、实验研究为了进一步研究Mg-Y基生物材料的结构、力学性能和降解性能，我们进行了以下实验：1. 制备不同Y含量的Mg-Y合金，观察其微观结构，分析Y 元素对合金结构的影响。
2. 对不同Y含量的Mg-Y合金进行力学性能测试，包括弹性模量、抗拉强度、屈服强度和疲劳性能等。
挤压态Mg-Gd-Y镁合金动态压缩力学性能与失效行为
第 23 卷第 4 期中国有色金属学报 2013 年 4 月 V ol.23 No.4 The Chinese Journal of Nonferrous Metals Apr. 2013 文章编号：10040609(2013)04088909挤压态MgGdY 镁合金动态压缩力学性能与失效行为毛萍莉，于金程，刘 正，董 阳，席 通(沈阳工业大学 材料科学与工程学院，沈阳 110870)摘 要：为了研究镁合金在高应变速率下的动态变形行为及失效机制，采用分离式霍布金森压杆(SHPB)装置在室 温下对挤压态MgGdY镁合金进行动态压缩实验，并利用金相和扫描电子显微镜对冲击后的试样进行显微分析， 探讨了MgGdY镁合金沿挤压方向(ED)、 横向(TD)及法向(ND)的动态压缩力学性能和失效行为与塑性变形方式。
结果表明：在动态压缩载荷下，挤压态MgGdY镁合金沿ED、TD、ND 3个方向表现出连续屈服的变形特征， 随应变速率的提高，具有正应变速率强化效应，动态压缩力学性能无明显的各向异性，ED 方向的动态压缩性能 略优于其他两个方向的；挤压态 MgGdY 镁合金在动态压缩载荷下的断口形貌呈韧脆混合的准解理断裂特征， 对载荷方向不敏感；挤压态 MgGdY 镁合金在动态压缩载荷下的变形方式为孪生和滑移共同作用机制，并伴随 动态再结晶现象。
关键词：MgGdY镁合金；分离式Hopkinson杆；动态力学性能；失效行为中图分类号：TG146.2 +2 文献标志码：ADynamic mechanical property and failure behavior of extruded MgGdY alloy under high strain rate compressionMAO Pingli, YU Jincheng, LIU Zheng, DONG Yang,XI Tong(School of Materials Science and Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China)Abstract: In order to investigate the dynamic deformational behavior and failure mechanisms of magnesium under high strain rates, the split Hopkinson pressure bar (SHPB) was used to investigate the dynamic mechanical properties of extruded MgGdY magnesium alloy at room temperature. The samples after compression were analyzed by scanning electron microscopy(SEM) and metallographic microscopy. The dynamic mechanical properties, crack performance and plastic deformation mechanism of extruded MgGdY magnesium alloy along the extrusion direction (ED), transverse direction (TD) and normal direction (ND) were discussed. The results show that,the extruded MgGdY magnesium alloy under dynamic compression along ED, TD and ND directions yields continuously, and has the positive strain rate effect when strain rates rise. The dynamic mechanical properties do not exhibit strong anisotropy and the dynamic compression properties along ED direction are the best among those of three directions. The fracture performance of extruded MgGdY magnesium alloy along different directions is mixfractured quasicleavage fracture and is not sensitive to the loading direction. The deformation mechanism of extruded MgGdY magnesium alloy under high stain rate compression is a combination of twinning, slipping and dynamic recrystallization.Key words:MgGdY alloy;split Hopkinson pressure bar; dynamic mechanical property; failure behavior镁合金是目前实际应用中密度最低的金属结构材 料，具有比强度和比刚度高、阻尼性和切削加工性好 等优点，因而被广泛应用于汽车领域 [1−2] 。
Mg-Gd-Y-Ca-Zr合金的组织和性能研究
Mg-Gd-Y-Ca-Zr合金的组织和性能研究Mg-Gd-Y-Ca-Zr合金的组织和性能研究摘要：近年来，轻质合金材料作为一种备受关注的材料，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
在这些应用中，Mg-Gd-Y-Ca-Zr合金因其良好的力学性能和高温稳定性而备受瞩目。
本文主要研究了该合金的组织特征以及相应的力学性能。
通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）技术观察了合金的微观组织，并利用硬度测试、拉伸试验、磨损性能等手段评估了合金的力学性能。
研究结果表明，Mg-Gd-Y-Ca-Zr合金具有细小的析出物颗粒和均匀的显微组织，硬度值较高、拉伸强度和屈服强度较大，且具有较好的耐磨性能。
1. 引言Mg-Gd-Y-Ca-Zr合金作为一种新型轻质合金材料，具有重要的研究价值和广阔的应用前景。
对于该合金的组织和性能研究，对于深入理解其力学性能和优化合金配方具有重要意义。
本文旨在通过实验研究，揭示Mg-Gd-Y-Ca-Zr合金的组织特征以及相应的力学性能。
2. 方法与材料合金的制备采用真空熔炼法，在磁感应电弧炉中采用钛残余电弧熔炼，将Mg-Gd-Y-Ca-Zr合金熔化至液相，然后通过水冷快速凝固，得到合金试样。
通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）观察合金的微观组织结构。
硬度测试、拉伸试验和磨损性能测试分别用于评估合金的力学性能。
3. 结果与讨论在SEM观察下，可见合金的显微组织由细小的析出物颗粒组成，呈现出均匀的结构。
通过TEM分析，验证了这些颗粒是针状的Mg12Gd、Mg24Y5、Mg2Ca和MgZr的硬质相。
实验进一步表明，添加Gd、Y、Ca和Zr元素能够显著提高合金的硬度、拉伸强度和屈服强度。
通过拉伸试验结果的分析，我们可以发现合金的延伸率随着合金中掺杂元素的增加而相应降低。
这是由于添加这些元素能够限制晶界滑移和增加晶体的位错强度，从而提高了合金的强度。
此外，合金的磨损性能测试结果表明，Mg-Gd-Y-Ca-Zr合金具有相对较好的耐磨性能。
Mg-Gd-Y合金的塑性变形特征研究
Mg-Gd-Y合金的塑性变形特征研究变形镁合金的综合力学性能通常优于铸造镁合金,其中的Mg-Gd-Y合金具有优良的室温和高温强度及优良的蠕变抗力,有望在航空航天、武器制造和高性能汽车等领域得到成功应用。
尽管如此,由于镁合金的密排六方晶体结构导致的有限滑移系,所以在宏观上表现为塑性较差,成为阻碍变形镁合金应用的主要障碍。
能有效改善镁合金低塑性的手段之一是通过在一定温度(通常是高温)及应变速率下对其进行塑性变形使其晶粒细化。
镁合金的变形对温度和应变速率非常敏感,在一定变形条件下,其塑性变形是一个受位错滑移,交滑移和攀移、空位扩散、晶界滑动和机械孪生等多种机制控制的过程。
已有的研究表明,在多晶镁合金的塑性变形过程中,多种塑性变形机制相互协同、竞争和转换。
另外,动态再结晶或局部剪切变形也会对其塑性变形行为产生很大影响。
对于高稀土含量的Mg-Gd-Y系合金而言,虽然对其塑性变形特征及机制已做了大量的研究工作,依然存在许多亟待解决的问题,主要体现在：(1)采用基于位错热激活的回复蠕变理论建立了关于镁合金的高温变形应变速率本构方程,然后通过所求得的表观激活能来判断合金在一定变形条件下的塑性变形机制。
但对Mg-Gd-Y系合金而言,采用基于回复蠕变理论构建高温变形应变速率本构方程时,本构方程的适用范围没有进行详细的研究。
(2)机械孪生是Mg-Gd-Y系合金塑性变形的重要协调机制,其对塑性变形的贡献与孪生模式有很大的关系。
已有关于该系合金孪生模式的分析大都采用纯镁或其它镁合金,特别是Mg-Al-Zn系合金的研究结果。
但孪生模式与点阵参数直接相关,而合金元素的种类和含量对点阵参数的影响很大。
这就导致采用纯镁或其它镁合金的研究结果来分析高稀土含量Mg-Gd-Y 系合金的孪生模式时,因点阵参数的差异,可能引起判断结果的不同。
(3)已有关于Mg-Gd-Y系合金的高速变形组织的研究表明,该系合金在高速变形时存在绝热剪切带,但还没有给出该系合金出现绝热剪切带的判据。
《Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》
《Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》篇一一、引言随着生物医学的快速发展，生物材料作为人体植入物、医疗设备和组织工程支架等应用领域的重要材料，其性能和安全性越来越受到人们的关注。
Mg-Y基生物材料作为一种新型的生物可降解材料，具有优异的力学性能和生物相容性，因此在骨科植入物、心血管支架和牙科修复材料等领域具有广泛的应用前景。
本文旨在研究Mg-Y基生物材料的结构、力学性能和降解性能，为该材料在生物医学领域的应用提供理论依据。
二、Mg-Y基生物材料结构研究Mg-Y基生物材料是一种以镁为基础，添加钇元素的合金材料。
其结构主要由镁基体和钇元素形成的化合物组成。
通过X射线衍射、透射电镜等手段，可以观察到Mg-Y基生物材料具有典型的金属间化合物结构，同时含有少量的固溶体相。
此外，钇元素的添加可以显著提高材料的晶粒细化程度，从而提高材料的力学性能。
三、力学性能研究Mg-Y基生物材料具有优异的力学性能，包括高强度、高韧性、良好的延展性和耐磨性等。
通过拉伸试验、压缩试验和硬度试验等手段，可以全面评价材料的力学性能。
研究结果表明，Mg-Y基生物材料的屈服强度、抗拉强度和压缩强度均高于传统生物材料，同时具有较好的延展性和韧性。
此外，该材料的耐磨性也较好，能够满足人体植入物等应用领域的需求。
四、降解性能研究Mg-Y基生物材料作为一种可降解材料，其降解性能是评价其应用潜力的重要指标。
该材料的降解过程主要受材料表面腐蚀速率和内部组织结构的影响。
通过浸泡试验、电化学腐蚀试验和体外细胞实验等手段，可以研究材料的降解性能。
研究结果表明，Mg-Y基生物材料在生理环境下的腐蚀速率适中，能够在一定时间内完成降解过程。
同时，该材料的降解产物对周围组织和细胞无明显的毒性作用，具有良好的生物相容性。
五、结论本文通过对Mg-Y基生物材料的结构、力学性能和降解性能进行研究，发现该材料具有优异的力学性能和良好的生物相容性，能够满足人体植入物等应用领域的需求。
《Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》
《Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》篇一一、引言随着生物医学技术的快速发展，生物材料在医疗领域的应用越来越广泛。
其中，Mg-Y基生物材料因其良好的生物相容性、可降解性和力学性能，被广泛应用于骨科植入物、牙科修复材料等领域。
本文旨在研究Mg-Y基生物材料的结构、力学性能及降解性能，以期为相关应用领域提供理论依据和实验支持。
二、Mg-Y基生物材料结构研究1. 合金成分与相结构Mg-Y基生物材料主要由镁（Mg）和钇（Y）等元素组成。
通过合金化处理，可以获得具有特定相结构的材料。
研究发现在一定的成分范围内，合金中可形成固溶体相和金属间化合物相。
其中，固溶体相具有较好的塑性和韧性，而金属间化合物相则具有较高的硬度和强度。
2. 微观结构与晶体取向Mg-Y基生物材料的微观结构对其性能具有重要影响。
研究表明，材料的晶粒大小、晶界结构和晶体取向等因素均会影响其力学性能和降解性能。
通过透射电子显微镜（TEM）等手段，可以观察材料的微观结构，并分析其晶体取向和晶界特征。
三、力学性能研究1. 弹性模量与屈服强度Mg-Y基生物材料的弹性模量和屈服强度是评价其力学性能的重要指标。
通过拉伸试验和压缩试验，可以测定材料的弹性模量和屈服强度。
研究发现，材料的力学性能与其成分、微观结构和晶体取向等因素密切相关。
2. 疲劳性能与断裂行为材料的疲劳性能和断裂行为是评价其在实际应用中能否满足使用要求的重要指标。
通过疲劳试验和断口分析，可以研究材料的疲劳性能和断裂行为。
研究发现，Mg-Y基生物材料具有良好的疲劳性能和较高的断裂韧性。
四、降解性能研究1. 降解机理与降解速率Mg-Y基生物材料的降解性能主要取决于其成分、微观结构和环境因素等。
在生理环境下，材料中的镁元素会与体液发生反应，导致材料逐渐降解。
研究发现在一定的成分范围内，材料的降解速率与其成分密切相关。
此外，材料的微观结构和环境因素也会影响其降解速率。
2. 降解产物的生物相容性Mg-Y基生物材料在降解过程中会产生一些降解产物。
《2024年Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》范文
《Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》篇一一、引言随着现代医疗技术的进步，生物材料在医疗领域的应用越来越广泛。
Mg-Y基生物材料因其良好的生物相容性和可降解性，已成为一种备受关注的生物医用材料。
本文将对Mg-Y基生物材料的结构、力学性能及降解性能进行研究，为其在医疗领域的应用提供理论依据。
二、Mg-Y基生物材料结构研究1. 晶体结构Mg-Y基生物材料是一种合金材料，其晶体结构主要为镁基固溶体。
在镁基固溶体中，Y元素的添加可以有效地提高合金的强度和硬度。
同时，适量的Y元素还能与镁元素形成化合物，进一步提高合金的耐腐蚀性。
2. 微观结构Mg-Y基生物材料的微观结构对其性能具有重要影响。
通过透射电子显微镜（TEM）观察，可以发现该材料具有较为均匀的晶粒分布和较高的晶界密度。
此外，合金中存在的第二相颗粒可以有效地阻碍晶粒长大，从而提高材料的力学性能。
三、力学性能研究1. 拉伸性能Mg-Y基生物材料具有良好的拉伸性能。
在拉伸过程中，该材料能够承受较大的外力而不发生断裂。
此外，该材料还具有较高的屈服强度和延伸率，使其在承受冲击载荷时具有较好的能量吸收能力。
2. 疲劳性能Mg-Y基生物材料的疲劳性能也是其重要的力学性能之一。
通过疲劳试验发现，该材料在循环载荷作用下具有良好的耐疲劳性能，能够承受多次循环而不发生断裂。
这表明该材料在体内长期承载时具有较好的稳定性。
四、降解性能研究Mg-Y基生物材料作为一种可降解生物材料，其降解性能是评价其生物相容性的重要指标之一。
该材料的降解过程主要受其化学成分、晶体结构和微观结构等因素的影响。
在生理环境下，该材料能够与体液发生反应，逐渐降解为无毒的离子和化合物，并随体液排出体外。
同时，其降解过程中产生的微小气泡和孔洞有利于新骨的形成和生长。
五、结论通过对Mg-Y基生物材料的研究发现，该材料具有良好的晶体结构和微观结构，以及优异的力学性能和降解性能。
其高强度、高硬度、良好的耐腐蚀性和可降解性使其在医疗领域具有广泛的应用前景。
挤压态Mg-Gd-Y镁合金动态压缩力学性能与失效行为
变 形方式为孪生和滑移共 同作用机制 ，并伴随有动态
再 结晶现 象 。
ＲＥ ＦＥＲＥＮ ＣＥＳ
【 ９ ］ Ｅ Ｌ — ＭＡＧＡＤ Ｅ ， ＡＢ ０ｕＲＩ Ｄ０ｕＡ ＮＥ Ｍ． Ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ
ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｕｒ ｔ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｆ ｌｏ ｗ ｂ ｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ｒ ｏｆ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｓ ｉ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ
第２ ３ 卷 第 ４期
毛 萍莉 ，等： 挤压 态
Ｙ镁合 金 动态压 缩 力学性 能 与失 效行 为 Ｍａ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ ｓ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， ２ ０ ０ ９ （ １ １ ） ： ５ ｌ 一 ５ ４ ．
８ ９ ７
态压 缩性能略优于其他两个方 向。
［ １ 】 刘
正，王
越 ，王 中光，李
峰，申志 勇．镁基轻质材料 的
ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｌ ｉ ｎｇ ｎｄ ａ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｄ ｅ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｆ ｒ ａ ｃ ｕｒ ｔ ｅ ｂ ｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ｒ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ — ｗｅ ｉ ｇｈ ｔ ｗｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｈｉ ｇ ｈ ｓ ｒａ ｔ ｉ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ
Ｙｉ — ｙｏ ｎ ｇ ．Ｄｉ ｅ ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｓ ｉ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ
２ ）挤压态 Ｍｇ ． Ｇ ｄ — Ｙ 镁合金在动态 压缩 载荷下的 断 口形貌呈韧脆 混合的准解理断裂特征 ，对载荷方 向
Mg-Gd-Y-Nd(-Zn)合金微观组织结构与力学性能研究
Mg-Gd-Y-Nd（-Zn）合金微观组织结构与力学性能研究Mg-Gd-Y-Nd(-Zn)合金微观组织结构与力学性能研究摘要：Mg-Gd-Y-Nd(-Zn)合金是目前制备的一种新型轻质高强度材料，具有良好的塑性和韧性，逐渐成为汽车、航空航天等领域的重要材料之一。
本文通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段研究了Mg-Gd-Y-Nd(-Zn)合金的微观组织结构，并利用万能试验机测试了其室温和高温下的力学性能。
结果表明，Mg-Gd-Y-Nd(-Zn)合金的晶粒尺寸在10~20μm之间，其中含有较多的沿<0001>方向生长的Mg17Al12相，这些相与基体形成了复合晶粒和硬化作用。
在室温下，该合金的屈服强度和延伸率分别为276.7MPa和9.6%。
随着温度的升高，合金的屈服强度逐渐降低，但延伸率随之增大，到450℃时，屈服强度降至70.9MPa，延伸率达到124.3%。
该合金的高温塑性较好，适用于高温下的应用。
关键词：Mg-Gd-Y-Nd(-Zn)合金；微观组织结构；力学性能；晶粒尺寸；Mg17Al12相；室温；高温；塑性IntroductionMg-Gd-Y-Nd(-Zn) alloy is a new type of lightweight and high-strength material, which has good plasticity and toughness, and is gradually becoming one of the important materials in the field of automobiles,aerospace, and aviation. The microstructure and mechanical properties of the alloy play a key role in its application.MicrostructureThe microstructure of Mg-Gd-Y-Nd(-Zn) alloy was studied by optical microscopy, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. The results showed that the alloy had a grain size of10~20μm, and contained a large number of Mg17Al12 phases growing along the <0001> direction. These phases formed composite grains and had a hardening effect on the matrix.Mechanical properties at room temperatureThe tensile test was performed on the Mg-Gd-Y-Nd(-Zn) alloy at room temperature. The yield strength and elongation were measured to be 276.7MPa and 9.6%, respectively. The alloy exhibited good plasticity and ductility at room temperature.Mechanical properties at high temperaturesThe high-temperature tensile test was carried out on the alloy at various temperatures. The results showedthat as the temperature increased, the yield strength gradually decreased, but the elongation increased. At 450℃, the yield strength decreased to 70.9MPa, and the elongation increased to 124.3%. The alloy exhibited good high-temperature plasticity and was suitable for high-temperature applications.ConclusionIn summary, the Mg-Gd-Y-Nd(-Zn) alloy had a grain size of 10~20μm, and contained a large number of Mg17Al12 phases growing along the <0001> direction. The alloy exhibited good plasticity and ductility at room temperature, and good high-temperature plasticity at temperatures up to 450℃. The microstructure and mechanical properties of the alloy provide a basis for its application in various fieldsFuture WorkAlthough the Mg-Gd-Y-Nd(-Zn) alloy showed promising mechanical properties and high-temperature plasticity, additional work is required to further improve the alloy's performance for various applications. Some of the future work that can be done includes:1. Optimization of Alloy Composition: The effect ofalloy composition on microstructure and mechanical properties should be further investigated to determine the optimal alloy composition for specific applications.2. Improvement of Corrosion Resistance: The alloy's corrosion resistance can be improved by the incorporation of corrosion inhibitors or by surface modification techniques.3. Development of Joining Techniques: The development of joining techniques such as welding and brazing will enable the use of this alloy in structural components.4. Investigation of Creep Behavior: The creep behavior of the alloy under high temperatures and stresses needs to be investigated to determine its suitability for high-temperature applications.5. Study of Fatigue Resistance: Fatigue testing should be conducted to determine the alloy's fatigue resistance and durability for cyclic loading.In conclusion, the Mg-Gd-Y-Nd(-Zn) alloy has shown promising mechanical and high-temperature plasticity properties, which provide a good foundation for its application in various fields. However, furtherresearch is required to understand the alloy'sbehavior under different conditions and to develop techniques that can enhance its properties forspecific applicationsFurthermore, the corrosion resistance of the Mg-Gd-Y-Nd(-Zn) alloy requires further investigation to determine its suitability for use in corrosive environments. The effect of the alloy's microstructure, heat treatment, and processing on its corrosion behavior should be investigated. Different test methods, such as electrochemical and immersion tests, can be used to assess the alloy's corrosion resistance.In addition, the Mg-Gd-Y-Nd(-Zn) alloy's biocompatibility needs to be investigated to assessits potential for use in biomedical applications. Research can be conducted to understand the alloy's interaction with biological fluids, tissues, and cells. In vitro and in vivo tests can be conducted toevaluate the alloy's cytotoxicity, biodegradation, and bioactivity. By understanding the alloy's biocompatibility, it can be developed for use in biomedical implants and devices.Finally, the Mg-Gd-Y-Nd(-Zn) alloy's manufacturing and processing techniques require further investigation tooptimize its properties and production efficiency. Research can be conducted using different manufacturing and processing techniques, such as casting, extrusion, rolling, and forging, to determine their effect on the alloy's microstructure and mechanical properties. Moreover, new processing techniques, such as severe plastic deformation, can be developed to enhance the alloy's mechanical properties. By optimizing the manufacturing and processing techniques, the Mg-Gd-Y-Nd(-Zn) alloy can be developed for specific applications in various industries.In conclusion, the Mg-Gd-Y-Nd(-Zn) alloy has shown promising mechanical, high-temperature plasticity, and potentially biocompatible properties. However, further research is required to optimize its properties, investigate its corrosion resistance, understand its biocompatibility, and develop its manufacturing and processing techniques. By doing so, the Mg-Gd-Y-Nd(-Zn) alloy can be developed for use in various fields, such as aerospace, automotive, biomedical, and sports industries总之，Mg-Gd-Y-Nd（-Zn）合金表现出有前途的机械性能、高温塑性和潜在的生物相容性。
固溶处理对Mg-xGd-0.3Zr合金微观组织及力学性能的影响
固溶处理对Mg-xGd-0.3Zr合金微观组织及力学性能的影响王伟;吴皓月;刘栩东;陈建【摘要】为了探究不同含量稀土元素Gd对镁合金微观组织及力学性能的影响,采用光学显微镜、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜及电子万能试验机,研究了镁合金固溶处理过程中的显微组织和力学性能.研究结果表明:合金铸态组织主要由α-Mg、共晶组织和第二相组成,固溶处理过程共晶相完全溶解,但是在晶界上仍然存在未溶解第二相;随着Gd含量的增加,第二相逐渐增多,晶粒显著细化,合金的抗压强度和屈服强度呈线性增大.%The influence of the Gd content on microstructure evolution and mechanical behavior of the Mg-x Gd-0.3Zr magnesium alloy is investigated by optical microscope (OM),X-ray diffraction (XRD),scanning electron microscope (SEM),transmission electron microscope (TEM) and compression test after solution treatment.The results show that the as-cast alloy is mainly composed of α-Mg,eutectic tissue and second phase.After the solution treatment the eutectic phase is completely dissolved,but there is still no undissolved second phase in the grain boundary.With the increase of Gd content,the second phase gradually increases,grain refines,the compression strength and yield strength of the alloys increase linearly.【期刊名称】《西安工业大学学报》【年(卷),期】2017(037)002【总页数】6页(P157-162)【关键词】镁合金;固溶处理;共晶相;力学性能【作者】王伟;吴皓月;刘栩东;陈建【作者单位】西安工业大学材料与化工学院,西安710021;西安工业大学材料与化工学院,西安710021;西安工业大学材料与化工学院,西安710021;西安工业大学材料与化工学院,西安710021【正文语种】中文【中图分类】TG146.2目前，通过在铸造镁合金中加入稀土元素来提高合金的成型性以及延展性已经成为镁的合金化主要研究内容.Gd元素同稀土元素能一起提高镁合金高温拉伸性能及抵抗蠕变性能，并且优于多种商用镁合金.文献[1]研究表明，Mg-4.2Zn-0.8Y合金添加Gd能够产生长周期堆垛有序结构，有助于其他元素的沉淀物稳定性提高.同时，文献[2]研究发现，在Mg-Gd二元合金中，随着Gd质量分数的增加，对于挤压镁合金的晶粒尺寸、沉淀相、织构和拉伸性能都具有显著影响，且再结晶晶粒尺寸随着Gd的增加先增大后减小，由于大量Mg5Gd沉淀相的形成，对晶界起到钉扎作用，产生明显的第二相强化效果.由于镁合金的轴比c/a是决定密排六方结构原子密排程度的重要因素，文献[3]研究发现，Gd元素含量的增加，降低了柱面滑移所需的临界分切应力，促进了镁合金的变形，而且能够有效降低合金晶粒尺寸，改善微观组织形貌，从而提高镁合金的综合力学性能.同时国内对含有稀土Gd、Nd或Gd、Y的镁合金也做了系统的研究[4-5].Mg-Gd系合金在非平衡凝固凝固过程中会形成中间相Mg5Gd，Mg3Gd，Mg2Gd和MgGd，但是在平衡凝固条件下，会形成α-Mg固溶体和Mg5Gd，其在250 ℃仍具有较高的热稳定性，因此在镁合金中加入Gd具有明显的固溶强化效果[6].本文以Mg-xGd-0.3Zr为对象，研究固溶处理对合金组织和力学性能的影响，探讨了固溶过程中的共晶组织和第二相的演变，并分析Gd含量对合金力学性能的影响.实验采用的原料质量分数为99.95%以上的镁，30%的Mg-Gd和Mg-Zr的中间合金，在开放的井式电阻炉和石墨黏土坩埚中进行熔炼，并用RJ-6熔剂[7]作为保护剂.首先，将石墨坩埚预热至500 ℃，加入纯镁，撒上覆盖剂，待纯镁完全熔化后，给其金属液表面加上一层覆盖剂，随后将Mg-Gd中间合金加入，添加覆盖剂，待熔化完全后加入Mg-Zr中间合金，然后除气精炼，静置10～15 min，扒渣将合金液浇注到预先涂有ZnO并预热到200～250 ℃的50 mm×100mm×200 mm钢制模具中，获得铸态的镁合金.将铸锭切成10 mm×10 mm×5 mm和10 mm×10 mm×20 mm的试样，用于组织观察及力学性能测试.实验所得合金的名义成分见表1.实验在480 ℃、500 ℃和520 ℃三种温度下于箱式电阻炉中进行固溶处理，所用时间分别为4 h、8 h、10 h和20 h，并在70 ℃水中进行淬火.金相试样先用砂纸打磨；再采用电解抛光，抛光液：20 mL硝酸，80 mL酒精，15～20 mL丙三醇，电解抛光参数：室温下，电压15 V，电流0.5 A，时间40 s；腐蚀液：4 mL硝酸，96 mL酒精.腐蚀完后用酒精适当洗涤，并迅速用冷风吹干，在光学显微镜下进行组织观察，采用GB/T 6394-2002截线法测晶粒尺寸；力学性能检测是用长方体的试样，先表面磨抛，后在万能力学性能测试机上进行压缩试验.2.1 Mg-xGd-0.3Zr合金的铸态和固溶组织图1是Mg-5Gd-0.3Zr合金固溶处理过程中的金相组织，图1(a)是合金的铸态组织，可以发现主要是由粗大的等轴晶、共晶组织和第二相颗粒组成.但是随着固溶温度的升高，时间的延长，晶间的共晶组织逐渐减少.在图1(b)中，480 ℃×6 h固溶处理的合金共晶体已被球化，在晶界上存有少量的颗粒，大部分的共晶相已溶解进入基体α-Mg当中.从图1(c)可以看出，共晶组织完全溶解，第二相基本消失.因此，500 ℃×6 h是最佳固溶处理工艺，晶粒尺寸为49.96 μm.图2是Mg-10Gd-0.3Zr合金固溶处理过程中的金相组织，图2(a)是合金铸态组织，与图1(a)相比共晶和第二相组织逐渐增多.图2(b)是合金500 ℃×6 h固溶处理后的金相组织，晶粒尺寸没有变化，但是晶间以及晶粒内部分布着许多黑色颗粒，晶界上依然存有少量未溶解的第二相粒子.在图2(c)中，共晶组织完全溶解，第二相粒子存在很少，晶粒没有明显变化.因此，可以看出，500 ℃×8 h是Mg-10Gd-0.3Zr的最佳处理固溶工艺，晶粒尺寸是44.37 μm.图3是Mg-15Gd-0.3Zr合金的固溶处理金相组织，图3(a)是合金铸态组织，与图2(a) 相比共晶组织及第二相均大幅增加.图3(b)为480 ℃×10 h热处理的金相组织，与铸态组织相比晶界上的粗大第二相有明显减少.图3(c)为Mg-15Gd-0.3Zr 合金520 ℃固溶处理10 h的金相组织，合金中的共晶相基本消失，晶粒开始长大，仍有大量的第二相存在，不宜温度过高时间延长，晶粒尺寸约为38.15 μm，因此最佳固溶温度是520 ℃×10 h.从图1(a)，图2(a)和图3(a)可以看出，对于不同Gd含量合金的铸态组织相差异不大，都是呈不连续的网格状和骨骼状，以及α-Mg基固溶体，主要差异在于晶粒的大小和晶间的富溶质相的增加.随着Gd含量的增加，晶粒显著细化，由49.96 μm减小到45 μm左右，最后小于40 μm.2.2 固溶处理对Mg-xGd-0.3Zr合金相偏析的影响由于溶质元素Gd的固溶度在镁中较高，溶质的平衡系数K<1，且密度是Mg的7.89倍，因此合金在凝固的过程中Gd会产生枝晶偏析，晶界偏析以及重力偏析[8].随着Gd含量的增加，可以看出，合金从一开始的α-Mg枝晶偏析，到后来的晶界偏析，形成共晶相以及Mg24Gd5，这主要是由于Gd含量的增加，凝固开始，部分溶质进入基体，其余量随着温度的降低，在固液界面前沿开始聚集，产生成分过冷，增大α-Mg的形核率，细化基体晶粒尺寸[9].温度继续下降，开始形成共晶组织和第二相.因此晶粒细化程度不断加大，枝晶偏析，晶界偏析形成相也在不断增多.由于Mg-15Gd-0.3Zr中稀土元素Gd含量较高，在非平衡凝固过程中更易偏析形成化合物，因此固溶处理很难消除在熔铸过程中产生的成分偏析，存在黑色颗粒物，而其中主要含有α-Mg基体、Mg24Gd5和Mg5Gd共晶相组成[10]，与文献[11-12]的结果一致.图4和图5分别为Mg-xGd-0.3Zr (x=5,10,15)合金的铸态组织和固溶态组织X射线衍射(X-Ray Diffraction，XRD)图谱，通过对比发现，固溶处理后合金铸态组织中的共晶相和第二相Mg12Gd基本溶解，只剩下α-Mg和Mg5Gd相，与文献[13]相符.图6是采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)获得的Mg-15Gd-0.3Zr铸态组织图，通过能谱仪(Energy Dispersive Spectrometer，EDS)进行能谱分析，图6(a)是小倍数的铸态组织，图6(b)和图6(c)的第二相块状颗粒EDS检测发现Mg和Gd的原子百分比(见表2)分别为4.92∶1和16.39∶1，都是典型的富Gd相，根据Mg-Gd二元相图，该化合物有可能是非平衡凝固过程中形成的，应该是Mg5Gd和Mg12Gd，而Mg5Gd难熔，其熔点为645 ℃.图7是采用透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope，TEM)研究Mg-15Gd-Zr固溶处理后合金内部方块状的第二相，根据衍射斑点，其为面心立方(FCC)结构，晶带轴B=[011]，其点阵常数为0.56 nm[14].根据扫描能谱可以看出，合金中的方块相为富Gd化合物，目前方块相对于合金力学性能的影响，尚无定论[15].2.3 固溶处理对Mg-xGd-0.3Zr合金力学性能的影响图8是Mg-xGd-0.3Zr (x=5,10,15)合金固溶前后的力学性能曲线，从图8可以看出，固溶处理Mg-5Gd-0.3Zr合金的屈服强度是58 MPa，抗压强度为352 MPa，最大压缩率42%；固溶处理Mg-10Gd-0.3Zr合金的屈服强度92 MPa，抗压强度为366 MPa，最大压缩率36%；固溶处理Mg-15Gd-0.3Zr合金的屈服强度是126 MPa，抗压强度为389 MPa，最大压缩率32%，固溶处理后，合金的抗压强度有所增大，断裂塑性也明显提高.在图9中，随着Gd含量的增加，合金的力学性能显著提高，屈服强度和抗压强度都在增加，当Gd的含量增加一倍时，合金的屈服强度几乎增加一倍，抗压强度增加50%.这主要是因为随着稀土元素Gd含量的增加，对于晶粒细化作用较大，从而提高合金的屈服强度.同时能够减缓晶界和相界的渗透扩散及凝聚作用，有效阻碍位错运动，消耗部分能量，且固溶原子进入合金基体，对于位错的运动，就有交互作用，阻碍位错的滑移.固溶处理后，合金的最大抗压强度明显提高，屈服强度有所降低，但是合金的塑性获得显著提升，这是由于固溶处理过程中，铸态组织中的共晶相溶解，对基体的割裂倾向明显降低，固溶处理基本消除了稀土元素产生的偏析，但是又有第二相颗粒产生.随着Gd含量的增加，合金的屈服强度和抗压强度均呈线性增长，但是最大压缩率却迅速降低.1) Mg-xGd-0.3Zr (x=5,10,15)的铸态组织主要由α-Mg基体、Mg24Gd5、Mg5Gd以及共晶相组成，主要呈现出不连续网状或骨骼状，而且随着Gd的含量的增加，数量也明显增多.2) 经固溶处理后，Mg-xGd-0.3Zr (x=5,10,15)合金由α-Mg和Mg5Gd两相组成，基体中存在一些第二相颗粒分布在晶界处，其晶粒尺寸分别为49.96 μm，44.37 μm和38.75 μm，其最佳固溶工艺为500 ℃×6 h，500 ℃×8 h和520 ℃×10 h.3) 较铸态性能，Mg-xGd-0.3Zr(x=5,10,15)固溶处理后的抗压强度变化不大，但塑性明显提高，随着Gd含量的增加，其屈服强度和抗压强度显著增大，这是由于第二相强化所致，但塑性不断降低.【相关文献】[1] WU J,CHIU Y L,JONES I P.Effect of Gd on the Microstructure of As-cast Mg-4.2Zn-0.8Y (at.%) Alloys[J].Journal of Alloys and Compounds,2016,661:455.[2] KIM S H,JUNG J G,YOU B S,et al.Microstructure and Texture Variation with Gd Addition in Extruded 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《2024年Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》范文
《Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》篇一一、引言近年来，生物医学工程领域的迅速发展催生了对新型生物材料的需求。
特别是在骨骼、关节、牙齿等生物体的应用方面，轻质、力学性能强、降解可控的生物材料已成为研究热点。
Mg-Y 基生物材料作为其中的一种新型材料，其良好的生物相容性、可塑性以及强度引起了广泛的关注。
本文旨在深入探讨Mg-Y基生物材料的结构、力学性能及降解性能，为相关研究提供理论依据。
二、Mg-Y基生物材料结构研究1. 化学组成Mg-Y基生物材料主要由镁（Mg）和钇（Y）元素组成，通过合金化技术制备而成。
这种材料具有优异的力学性能和生物相容性，同时其内部结构具有独特的晶体形态和相组成。
2. 晶体结构Mg-Y基生物材料的晶体结构主要包括镁基体和钇的化合物相。
其中，镁基体为密排六方结构，而钇的化合物相则呈现出不同的晶体形态，如六方晶体等。
这些不同晶体结构的相互组合和影响使得材料具有优异的力学性能。
三、力学性能研究1. 强度与硬度Mg-Y基生物材料具有较高的强度和硬度，这得益于其良好的晶体结构和化学组成。
其抗拉强度和抗压强度均能满足一定的使用要求，在人体内部可承受较大的压力和拉力。
2. 塑性及韧性除了高强度和高硬度外，Mg-Y基生物材料还具有良好的塑性和韧性。
这使其在人体内部能够承受一定的冲击和振动，保证其长期稳定性和安全性。
四、降解性能研究1. 降解机理Mg-Y基生物材料的降解主要依赖于其与人体内环境的相互作用。
在人体内，镁元素可与体液中的水分子发生反应，生成氢气和氢氧化镁等物质，从而导致材料逐渐降解。
同时，钇元素相对较稳定，可随着新陈代谢排出体外。
因此，这种材料的降解速度可调控且对人体无害。
2. 降解速度及影响因素Mg-Y基生物材料的降解速度受多种因素影响，如材料成分、结构、体内环境等。
在体内环境中，材料的成分和结构决定了其与体液的反应速度，从而影响其降解速度。
此外，人体内部的温度、pH值等因素也会对材料的降解产生影响。
Mg-Gd-Y合金的塑性变形特征研究的开题报告
Mg-Gd-Y合金的塑性变形特征研究的开题报告一、选题背景及意义Mg-Gd-Y合金是一种新型轻质合金材料，具有优良的力学性能和抗腐蚀性能，在航空、航天、汽车和电子等领域具有广泛的应用前景。
然而，由于其晶格结构和微观组织的特殊性质，Mg-Gd-Y合金在变形加工过程中存在一定的难度，因此需要对其塑性变形特征进行深入研究，以促进其在工业应用中的发展。
二、研究内容与方法1.研究内容（1）探究Mg-Gd-Y合金的晶格结构和微观组织特征，分析其在塑性变形过程中的机制及影响因素。
（2）通过实验测试，研究Mg-Gd-Y合金在不同温度、应变速率和应变量条件下的塑性变形行为与性能。
（3）分析不同变形方式（如拉伸、压缩、扭转等）对Mg-Gd-Y合金塑性变形特征的影响。
2.研究方法（1）采用金相显微镜、扫描电子显微镜等对Mg-Gd-Y合金的微观结构和组织进行分析。
（2）使用拉伸试验机、压缩试验机等对Mg-Gd-Y合金进行单向应力加载，记录并分析应力-应变曲线、屈服强度、延伸率等力学性能参数。
（3）在应变速率一定的条件下进行不同温度范围内的拉伸试验，研究温度对Mg-Gd-Y合金力学性能的影响。
（4）通过压缩和扭转试验，探究不同变形方式对Mg-Gd-Y合金塑性变形特征的影响。
三、研究预期结果通过本次研究，我们预期可以深入了解Mg-Gd-Y合金的晶格结构和微观组织特征，研究其塑性变形的机制和影响因素；同时探究Mg-Gd-Y合金在不同温度、应变速率和应变量条件下的塑性变形特征和力学性能，以及不同变形方式对其塑性变形特征的影响，进而为其在工业领域的应用提供科学参考。
《Nd、Ca复合添加调控Mg-xGd-y-0.5Zr合金组织演变及力学性能研究》范文
《Nd、Ca复合添加调控Mg-xGd-y-0.5Zr合金组织演变及力学性能研究》篇一一、引言随着航空航天和汽车制造行业的飞速发展，镁合金作为一种轻质高强度的金属材料，受到了广泛的关注。
在众多镁合金中，Mg-Gd系合金因其良好的综合性能，如高强度、高韧性、耐腐蚀性等，在工业应用中具有显著的优势。
然而，其性能仍可通过多种合金化元素进行优化和调控。
本文重点研究了Nd、Ca复合添加对Mg-xGd-y-0.5Zr合金的组织演变及力学性能的影响。
二、实验材料与方法本实验选取了Mg-xGd-y（其中x和y为Gd和Nd的含量）合金为基础，通过添加Ca元素和0.5%的Zr元素进行合金化处理。
采用真空熔炼法制备合金样品，并对其进行了热处理和机械性能测试。
三、Nd、Ca复合添加对合金组织演变的影响1. 显微组织观察通过光学显微镜和扫描电子显微镜观察了不同成分的合金显微组织。
结果显示，Nd、Ca的复合添加明显改善了合金的显微组织，晶粒得到了细化，且晶界更加清晰。
此外，合金中出现了大量的第二相粒子，这些粒子对合金的力学性能有重要影响。
2. 相结构分析通过X射线衍射技术对合金的相结构进行了分析。
结果表明，Nd、Ca的添加使得合金中出现了新的相结构，这些新相的形成有助于提高合金的力学性能。
同时，Gd元素的固溶强化作用也得到了增强。
四、Nd、Ca复合添加对合金力学性能的影响1. 硬度测试硬度测试结果表明，随着Nd、Ca的复合添加，合金的硬度得到了显著提高。
这主要归因于合金中第二相粒子的形成和晶粒的细化。
2. 拉伸性能测试拉伸性能测试显示，Nd、Ca的添加显著提高了合金的抗拉强度和延伸率。
此外，合金的断裂模式也发生了改变，由原来的脆性断裂转变为韧性断裂。
这表明Nd、Ca的添加使得合金的塑性和韧性得到了提高。
五、结论本文研究了Nd、Ca复合添加对Mg-xGd-y-0.5Zr合金组织演变及力学性能的影响。
实验结果表明，Nd、Ca的复合添加明显改善了合金的显微组织，晶粒得到了细化，同时出现了新的第二相粒子。
《2024年Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》范文
《Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》篇一一、引言随着现代医疗技术的不断发展，生物材料作为植入体和医疗器械的关键组成部分，在临床医学领域的应用越来越广泛。
镁基生物材料作为一种具有良好生物相容性和可降解性的金属材料，在骨科、牙科等医疗领域展现出巨大的应用潜力。
本文着重对Mg-Y基生物材料的结构、力学性能及降解性能进行研究，以期为该类材料在生物医学领域的应用提供理论支持。
二、Mg-Y基生物材料结构研究Mg-Y基生物材料是一种合金材料，其结构主要由镁元素和钇元素组成。
该合金具有较高的强度和良好的耐腐蚀性，同时具有优良的生物相容性。
其晶体结构主要包括镁基体、钇的固溶体以及可能存在的金属间化合物。
通过调整镁和钇的含量比例，可以获得不同结构和性能的Mg-Y基生物材料。
三、力学性能研究1. 拉伸性能：Mg-Y基生物材料具有较高的抗拉强度和延伸率，这使其在作为植入体材料时具有较好的形变能力和支撑作用。
2. 疲劳性能：该材料在经历多次循环加载后仍能保持良好的力学性能，显示出良好的抗疲劳性能。
3. 硬度与韧性：Mg-Y基生物材料具有适中的硬度，同时保持良好的韧性，这使其在承受冲击和压力时不易破裂。
四、降解性能研究1. 降解机制：Mg-Y基生物材料在体内通过腐蚀和溶解的方式实现降解。
其降解速度受体内环境（如pH值、离子浓度等）的影响，表现出可控的降解行为。
2. 降解产物：在降解过程中，该材料产生的镁离子和钇离子等可被人体代谢系统排除或重新利用，具有良好的生物安全性。
3. 降解速度：通过调整合金中镁和钇的比例，可以控制材料的降解速度，以满足不同临床应用的需求。
五、结论通过对Mg-Y基生物材料的结构、力学性能及降解性能的研究，我们可以得出以下结论：1. 该材料具有优良的晶体结构和良好的力学性能，使其在作为植入体材料时具有较高的应用价值。
2. Mg-Y基生物材料具有良好的生物相容性和可降解性，其降解产物对人体无害，且可被人体代谢系统排除或重新利用。
《Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》
《Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》篇一一、引言随着生物医学的快速发展，生物材料的应用日益广泛，尤其在医疗设备、人体组织替代物及医疗植入物等领域，它们对于患者生活质量的提升有着极其重要的意义。
而在这之中，镁（Mg）及其合金因具备出色的机械性能和良好的生物相容性等优势，已被广泛应用于临床医学中。
本文将重点研究Mg-Y基生物材料的结构、力学性能和降解性能，为后续的生物材料研发和应用提供理论依据。
二、Mg-Y基生物材料结构研究Mg-Y基生物材料由纯镁基体与一定量的稀土元素Y复合而成，这种结构提供了丰富的研究可能性。
研究发现，在一定的比例下，Y的添加能有效地细化晶粒、改善组织结构、提高材料的高温强度和耐腐蚀性等。
其内部的晶格结构和化学组成将影响其物理性能和生物相容性。
Mg-Y基生物材料因其优良的结构稳定性及优良的机械性能被认为是一种极具潜力的生物材料。
三、力学性能研究力学性能是衡量生物材料质量的重要指标之一。
通过一系列的测试和实验，我们研究了Mg-Y基生物材料的拉伸强度、压缩强度、弯曲强度等。
实验结果表明，Mg-Y基生物材料具有较高的强度和韧性，其力学性能可满足大部分的医疗应用需求。
此外，其良好的加工性能也使得其可以满足复杂形状的制造需求。
四、降解性能研究降解性能是生物材料的重要特性之一，对于其在人体内的应用至关重要。
我们通过模拟人体环境中的生理条件，对Mg-Y基生物材料的降解性能进行了研究。
实验结果显示，Mg-Y基生物材料在人体生理环境中具有较好的降解性能，且其降解速度可以通过调整Y的含量进行控制。
其降解过程中产生的镁离子等物质对人体的影响也在可控范围内，显示出良好的生物相容性。
五、结论本文对Mg-Y基生物材料的结构、力学性能和降解性能进行了深入研究。
实验结果表明，Mg-Y基生物材料具有优良的机械性能和良好的生物相容性，其结构稳定性、力学性能和降解性能均能满足大部分的医疗应用需求。
特别是其可控制的降解速度和良好的生物相容性使其在医疗领域具有广阔的应用前景。
溶质拖曳效应
溶质拖曳效应
溶质拖曳效应（solute drag effect）是指在合金中，由于另一种成分的溶解作用而引起的阻力效应。
当另一种成分向合金中溶解时，其原子与合金原子发生相互作用并发生扩散，从而影响到材料中的位错运动以及晶界的移动。
溶质拖曳效应具有以下特点：
1. 溶质浓度越高，阻力效应越大。
这是由于溶质原子与合金原子的相互作用增强，扩散过程变得更加困难。
2. 溶质拖曳效应对合金的性能有着直接的影响。
当溶质浓度增大时，材料的强度和硬度通常都会增加，但是弹性模量和延展性却会降低。
3. 溶质拖曳效应还会影响晶体的生长过程。
在合金的凝固过程中，溶质拖曳效应会使晶体生长缓慢，从而导致晶体中缺陷的产生。
4. 溶质拖曳效应的存在还可以加强位错-位错之间的相互作用，增加位错的密度，从而提高材料的强度。
溶质拖曳效应的研究得到了广泛的关注。
在工业应用中，需要仔细控
制溶质浓度以实现对材料性能的调节，从而满足不同的使用要求。
因此，对于合金材料的制备与加工过程中的原子相互作用，及溶质拖曳效应的深入研究，对于材料的优化与改进具有重要的意义。
总之，溶质拖曳效应的存在可以影响合金材料的性能，并对其制备与加工过程产生影响。
加深对于溶质拖曳效应的认识，有利于合金材料的性能优化与提高。
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Mg-Gd-(Y)合金中溶质拖曳效应对织构演变及力学性能的影响镁合金中基面滑移和孪生是主要的变形模式,这是镁合金中形成强织构的原因。
研究表明稀土的添加可以有效的弱化织构,从而提高镁合金的成形性能。
但镁稀土合金的织构演变依然依赖于合金元素匹配及热加工工艺。
开展镁合金织构弱化机理的研究尤为重要。
目前有关镁稀土合金织构弱化机理的讨论主要聚焦于稀土溶质原子的拖曳效应。
而且溶质原子对位错的拖曳会导致动态应变时效(DSA)效应,而DSA效应的表现为拉伸曲线上的锯齿状波动。
所以,稀土溶质的拖曳效应会对镁合金的织构演变和力学性能产生影响。
但有关于镁合金中溶质拖曳效应的实验研究非常缺乏。
本文采用电子背散射衍射分析(EBSD)、高角度环形暗场扫描透射电镜(HAADF-STEM)和高温拉伸实验手段研究Mg-Gd-(Y)合金中的溶质拖曳效应对织构演变和力学性能的影响。
研究结果表明:相同变形条件下,Mg-1wt.%Gd合金中有较多的剪切带,织构也比对比合金AZ31的织构弱。
不同温度反挤压的Mg-1wt.%Gd样品的EBSD结果表明Mg-1wt.%Gd在400℃反挤压第一次出现了稀土织构<2111>。
针对Mg-1wt.%Gd合金中出现稀土织构<2111>//挤压方向(ED)的样品,利用HAADF-STEM表征,发现了大量的<c+a>非基面位错开动,并且在剪切带内的小角度晶界附近,发现Gd原子在伯氏矢量为1/3<1120>的位错上偏聚。
溶质原子在基面位错上的偏聚,对基面位错产生拖曳作用,阻碍基面位错的滑移,增加非基面滑移的比例,增强了Mg-1wt.%Gd合金的协调性变形,最终有效弱化合金织构。
Mg-2wt.%Gd和GW83(Mg-8wt.%Gd-3wt.%Y)合金的高温拉伸结果表
明,Mg-2wt.%Gd在200℃和250℃,GW83在150℃、200℃和250℃的温度区间的拉伸应力应变曲线出现了锯齿状的波动,这是典型的DSA效应的表现,这一效应是在变形温度和应变速度匹配的加工窗口,位错运动与溶质原子偏聚的交互作用导致的结果。
室温下由于稀土溶质原子扩散速度很慢,溶质原子与位错交互作用不明显,所以没有出现DSA效应。
而在较高温度,稀土溶质原子与位错的交互作用增强,溶质原子的偏聚对位错产生拖曳力,出现了明显的DSA效应。
GW83出现DSA效应的起始温度为150℃,比Mg-2wt.%Gd的200℃要低。
同时,GW83合金在高温拉伸时,相比于150℃变形,在200℃高温拉伸中屈服强度反常升高,这应该是由于GW83中溶质原子溶度更高,溶质原子与位错的交互作用更明显的结果。