高应变速率轧制对mg-4zn合金组织及性能的影响

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1、第46卷第8期稀有金属材料与工程Vol.46,No.82017年8月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGAugust2017高应变速率轧制对Mg-4Zn合金组织及性能的影响1,21,21,21111陈吉华，邹正阳，严红革，谢蕊鸿，施扬健，巩晓乐，黄姜凌(1.湖南大学，湖南长沙410082)(2.湖南省喷射沉积技术及应用重点实验室，湖南长沙410082)摘要：采用光学显微镜、扫描电镜、浸泡质量损失和拉伸测试等手段研究了高应变速率轧制对Mg-4Zn合金微观组织、力学性能及耐腐蚀性能

2、的影响。结果表明：固溶处理后进行高应变速率轧制，Mg-4Zn合金发生了均匀的动态再结晶，平均晶粒尺寸为4μm，力学性能明显改善，抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为286MPa、180MPa和27.4%。固溶态、轧制态合金由于第二相含量及尺寸明显小于铸态，腐蚀方式为较均匀的丝状腐蚀，耐蚀性大大提高。Hank’s溶液中浸2泡15d实验表明，轧制态耐蚀性最佳，平均腐蚀速率为0.25mg/(cm∙d)，约为铸态的1/5；其剩余抗拉强度最高为215MPa，远高于铸态和固溶态。关键词：Mg-4Zn合金；耐腐蚀性能；质量

3、损失；剩余抗拉强度+中图法分类号：TG146.22；R318.08文献标识码：A文章编号：1002-185X(2017)08-2220-07镁合金由于具有力学相容、生物相容和可降解等备Mg-4Zn（质量分数，%，下同）合金。另外，添加[1-3]优点，有望发展成为新型的生物医用植入材料。然0.2%Mn以去除杂质Fe，提高合金的耐蚀性。采用井而，常规镁合金植入人体后存在腐蚀过快的问题而导式电阻炉熔炼，45钢坩埚，以RJ-2熔剂保护，铸型致材料提前失去支撑作用，因此镁合金作为植入材料为钢模(100mm×150m

4、m×20mm)。固溶工艺为[4]须提高其耐蚀性及力学性能。目前，提高镁合金耐300℃/2h+330℃/30h。轧前将固溶态试样预热至蚀性的方法有高纯镁的开发、调整合金成分、改变合400℃保温10min，然后在Φ350mm×450mm二辊轧[5-9]金加工状态和表面处理等。Mg-Zn系合金因生物相机上一道次将10mm厚板材轧制成2mm，轧辊速率-1-1容性好、后续时效和机加工方便而备受关注。目前，为436mm·s，由公式计算出平均应变速率为9.3s，[15]国内外研究集中在热处理、合金成分和表面处理对其为高

5、应变速率轧制。[10-14]生物相容性的影响方面。研究结果表明：Mg-Zn金相观察和显微硬度测试分别在LeitzMM-6卧二元合金的耐蚀性随着Zn含量增加而下降；热处理式金相显微镜和MHV-2000型显微维氏硬度计上进态Mg-6Zn合金的抗拉强度可达279.5MPa，伸长率达行。拉伸测试在WDW-E200型万能试验机上进行，拉-3-1到18.8%，以2.3mm/a的腐蚀速率被体内吸收并且在伸速率为1.1×10s，性能数据取3个试样的平均值。植入部位周围诱导新骨的生成；合金表面涂覆羟基磷微观分析和XRD分析

6、分别在Quanta200环境扫描电镜灰石可以显著提高耐蚀性和生物相容性；添加Y可改和D5000型X射线衍射仪上进行。善合金组织均匀性、减轻杂质的危害，进而显著提高腐蚀试样尺寸为20mm×15mm×2mm，置于装有其耐蚀性。然而，目前关于高应变速率轧制制备耐蚀150mLHank’s溶液中，温度为37±0.5℃，腐蚀产物Mg-Zn细晶板材的研究鲜见报道。本研究通过光学显用200g/L铬酸和10g/L硝酸银溶液清洗，乙醇漂洗微镜、扫描电镜、拉伸测试和浸泡质量损失等手段研究后冷风烘干，在电子天平（精度0.1mg）

7、上称取浸泡高应变速率轧制对Mg-4Zn合金组织及性能的影响。前后的质量，取3个试样的平均值。拉伸试样在37±0.5℃的Hank’s溶液中浸泡15d后去除腐蚀产物1实验进行拉伸测试，拉伸试样参数采用浸泡之前的测量值，2选用工业纯镁（纯度99.9%以上）、纯锌为原料制拉伸试样表面积约为4.34cm，溶液体积与试样表面收稿日期：2016-08-20基金项目：国家自然科学基金（51571089）；教育部博士点基金(20120161110040)；国家级SIT创新实验项目作者简介：陈吉华，女，1976年生，博士，副

8、教授，湖南大学材料科学与工程学院，湖南长沙410082，电话：0731-88664005，E-mail:jihuachen2005@163.com第8期陈吉华等：高应变速率轧制对Mg-4Zn合金组织及性能的影响·2221·积之比与浸泡腐蚀试样保持一致，剩余拉伸强度取3高应变速率轧制过程中，未固溶的点状第二相被轧碎以个试样的平均值。及固溶进α-Mg的第二相由于晶粒细化和应力作用存在[17,18]少量细小第二相的析出，使得轧态合金