电磁搅拌后,Mg-4Zn-0.3Zr合金晶粒细化且更加均匀,平均晶粒尺寸从91.3μm 降低到85.7μm。合金中的MgZn相数量减少,在晶粒内部有孪晶形成,且存在较多的小角度晶界。另外,抗拉强度和屈服强度分别为189 MPa和105 MPa,伸长率提高到17.3%。由于电磁搅拌合金中的孪晶和小角度晶界的存在,经热挤压后,电磁搅拌Mg-4Zn-0.3Zr合金动态再结晶的程度高,晶粒更加细小,抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到了241 MPa、178 MPa和25.2%。
Mg-4Zn-0.3Zr合金锭由高纯Mg(99.95%,质量分数,下同)、高纯Zn(99.90%)和Mg-30Zr中间合金制备。合金熔炼在全程通有N2(98%,体积分数)和SF6(2%,体积分数)保护气体的电阻炉中进行。在720 ℃下熔化高纯Mg 后,升温至780 ℃ 加入Mg-30Zr中间合金,待中间合金熔化后降温至720 ℃加入高纯Zn,保温30 min后捞渣,准备浇注。将金属液倒入放在电磁搅拌器中圆柱形陶瓷模具中,在磁力搅拌器的作用下完全凝固,电磁搅拌的电流和频率分别为150A 和6 Hz。
降低锻造镁合金屈服不对称性的策略是相关的,并且近几十年来受到了的关注。它们可以总结为(i)通过增加延伸孪生的临界分离剪切应力(CRSS)的比率来抑制延伸孪生的成核和生长,通过溶质原子的存在和沉淀物,并减小晶粒尺寸;(ii)通过添加稀土(RE)元素或采用多步热机械工艺来削弱质地。前者的典型案例是Stanford等人的研究,他们报告说AZ91 Mg合金的压缩屈服强度(CYS)与拉伸屈服强度(TYS)之比从固溶条件下的0.75增加到时效条件下的0.91。产量不对称性的降低归因于沉淀物与延伸孪生体的强烈相互作用 —— 这限制了缠绕量 —— 而它不影响棱柱滑移。
镁合金凭借其的优势,被更多的自行车厂商发现,被用在自行车的重要承重结构——车架上。因为车架是所有整体重量集中的部件,选择轻质且综合力学性能较好的镁合金是再合适不过了,特别适用于休闲类自行车及折叠自行车上,其炫酷多变、概念化的外形也能成为时下趋势电动自行车的绝妙搭配。
镁合金作为医用金属材料使用时,在某些情况下,材料需要经历较大的塑性变形过程。比如镁合金心血管支架在进行介入手术过程中,需要经受压握,使支架贴附于球囊,然后利用传输装置运送至血管中发生病变的部位, 再利用球囊的膨胀使支架扩张,从而扩开发生狭窄的血管, 后把携带球囊的导管抽出体外,完成支架介入手术。
挤压态Mg-2Nd合金表现出高达30% 的拉伸延伸率与缓慢均匀的降解速率,但是材料的断裂强度只有193 MPa,比较高的塑性变形性能使Mg-2Nd合金在心血管支架、食道粘膜支架等方面具有良好的应用前景。Mg-Nd变形镁合金普遍表现出较高的塑性,这是因为Nd固溶于镁合金中,可以大幅降低镁合金的晶间层错能,使非基面滑移变得容易起来。
Zn元素是人体中的微量元素之一,在人体生长发育、生殖遗传、、内分泌等重要生理过程中起着极其重要的作用。同时,它还是镁合金中常用的合金元素之一,具有显著的固溶强化效果,并且还可以提高镁合金的腐蚀电位, 提高其耐蚀性。为此本文中通过在Mg-Nd合金中添加适量Zn元素来弥补Mg-Nd合金强度较低的不足,期望新的MgNd-Zn合金在保持良好的塑性变形能力的同时,还具备较高的强度,满足镁合金用于制作缝合线、吻合钉等植入物产品的性能要求。本文研究了Zn含量变化对铸态及挤压态Mg-2Nd-x Zn(x=0.2, 1.0, 2.0)合金和Mg-0.5Nd-x Zn(x=2.0, 4.0,6.0)合金的微观结构、力学性能以及腐蚀性能的影响。