尤其是在近的關于研究SLM制造WE43鎂合金棒的顯微組織以及制造復雜形狀的WE43鎂合金棒的研究開始做增多。代研究SLM制造WE43的制造支架(指周期性的多孔結構),并研究了在體液中的降解行為、機械性能和生物相容性。結果表明SLM制造的樣品呈現出骨替代物的為的替代物特征。制備塊體的WE43鎂合金棒時的顯微組織和機械性能并同鑄造狀態和粉末擠壓態相比較。SLM制造出的樣品拉伸強度較高。近的研究表明采用SLM制造的樣品并熱等靜壓WE43鎂合金棒,開展相應的組織和性能研究。結果發現熱等靜壓之后可以進一步的提高SLM制品的致密度。同時打印和熱等靜壓的產品比傳統鑄造的WE43鎂合金棒的性能要好。
同時進一步的探討SLM制造鎂合金的工藝-顯微組織-腐蝕性能之間的關系。尤其是SLM制造鎂合金的腐蝕性能,直到今天,研究的尚不多。而鎂合金的腐蝕性能的研究是限制鎂合金應用的一個關鍵環節。為了充分發揮AM制造鎂合金的優勢和發揮出鎂合金性能的優勢,非常有必要采用AM技術制造鎂合金來彌補現階段的研究短板。因此,本文報道了SLM技術制造WE43鎂合金棒的顯微組織、電化學性能和腐蝕性能。相應地熱等靜壓和熱處理后的顯微組織、電化學行為好腐蝕行為也進行了比較研究。
純鎂由于其強度太低而很少被直接使用,在增材制造中常用鎂合金按牌號分為 AZ系列(AZ31, AZ61,AZ80,AZ91),ZK系列(ZK60,ZK61),WE系列(WE43,WE54,WE93)。
AZ系列(Mg-Al-Zn)鎂合金是以 Mg-Al系鎂合金為基礎發展而來的,適量的Zn元素添加可以提升試件的抗蠕變性能并減輕鎂合金中的 Fe、Ni等雜質元素對腐蝕性能所造成的不利影響,具有均衡的力學性能和一定的耐腐蝕能力,是目前在增材制造研究中應用廣泛的鎂合金。
ZK系列(Mg-Zn-Zr)鎂合金是在Mg-Zn系鎂合金的基礎上添加Zr元素發展而來,研究表明鎂中添加Zr元素后可以有效的細化晶粒,且有著較強的固溶強化作用,提升鎂合金的力學性能,是一種很有研究前景的生物醫用材料。
WE(Mg-RE)系列鎂合金屬于稀土鎂合金,添加稀土元素的鎂合金在室溫下表現出良好的抗蠕變性能和拉伸性能。然而,稀土元素成本較高,目前對增材制造的研究主要集中在 AZ系鎂合金,對其他系合金尤其是稀土鎂合金的增材制造研究較少,開發低成本、的稀土鎂合金對鎂合金增材制造的研究具有重要意義。
EV31A鎂合金和WE43C鎂合金在300℃高溫下具備較高強度主要是由于添加稀土Nd、Gd、Y元素引起的固溶強化和析出強化。然而,鎂合金的耐蝕性較差,極易產生應力腐蝕開裂(SCC)和氫致開裂。通常變形鎂合金比鑄造鎂合金更容易產生應力腐蝕開裂。關于鎂稀土合金在慢應變速率測試條件下的應力腐蝕開裂已有較多研究,但由于這種測試條件下試樣受到持續的拉伸應力,在試樣表面形成的鈍化膜可能處于不穩定狀態,因此難以探究穩定鈍化膜對應力腐蝕開裂的作用。此外,前期研究表明:鐵基合金中位錯堆積易導致裂紋萌生,位錯堆積的形態也會影響合金的應力腐蝕開裂行為。然而,目前關于變形特性對于鎂合金表面鈍化膜的擊穿和應力腐蝕開裂行為的影響尚無充分研究。
WE43C試樣置于含不同Clˉ濃度的0.1 M NaOH溶液中,試樣電位變化情況如圖3所示。未進行熱處理的EV31A試樣在含80 ppm Clˉ的NaOH溶液中浸泡13天后斷裂失效,而在含100 ppm和200 ppm Clˉ的溶液中,試樣未發生斷裂,且在試樣彎曲區域(應變區域)未發現任何裂紋。未進行熱處理的WE43C試樣在含80 ppm、100 ppm和200 ppm Clˉ的溶液中電位相近,試樣表現出相似的應力腐蝕開裂抗性。當溶液中不含Clˉ時,未進行熱處理的U型EV31A和WE43C試樣在0.1 M NaOH溶液中浸泡21天后,兩種合金的電位相近,表面存在穩定的薄膜,未觀察到裂紋。Clˉ濃度增加,但合金對應力腐蝕開裂的敏感性并未發生明顯變化。因此,鎂稀土合金的環境腐蝕開裂行為由其表面膜層的穩定性決定,在含80 ppm Clˉ的0.1 M NaOH溶液中的裂紋萌生與合金表面膜層的破裂和陽極溶解有關,裂紋的擴展則可能受氫吸附誘導位錯發射機制影響。
噴涂基板材料為AZ91及WE43鎂合金。為實現鐵基非晶涂層和鎂合金基體的有效結合,在涂層與基體之間添加一層Ni60中間層,其維氏硬度為600~720HV0.2。
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