镁合金具有生物相容性和可生物降解性,并能促进骨长入,使其成为未来治疗大面积骨缺损时替代自体和同种异体移植的理想候选材料。这些合金的粉末床熔合 - 激光束 (PBF-LB) 增材制造将进一步允许生产针对骨移植进行优化的复杂结构。然而,通过 PBF-LB 加工的结构的腐蚀率仍然太高。更好地了解 PBF-LB 期间产生的微观结构对腐蚀性能的影响被认为是其未来在植入物中应用的关键。在本研究中,研究了 PBF-LB 加工和随后的热等静压 (HIP) 对不同样品方向的微观结构和织构的影响,并将其与 Mg-Y-Nd-Zr 合金的腐蚀行为联系起来。将结果与挤压的 Mg-Y-Nd-Zr 合金进行了比较。与挤压材料相比,PBF-LB 加工材料的二次相数量越多,其局部腐蚀速率就越高。由于二次相的生长,HIP 之后的腐蚀速率进一步增加。此外,在 PBF-LB 材料中观察到了强烈的纹理,而在 HIP 材料中这种纹理也得到了增强。虽然这会影响通过动电位极化测试测得的电化学活性,但在长期质量变化和氢释放测试中,任何纹理效应似乎都被二次相的贡献所掩盖。未来的工作应该进一步研究各个工艺参数对材料微观结构和由此产生的腐蚀行为的影响,以进一步阐明其相互依赖性。
随着镁增材制造技术发展到更高的技术成熟度水平 [1],医疗器械和石油压裂行业寻求利用 3D 打印优势实现承载设备的时间分辨降解。这些行业的镁部件需要在高腐蚀性服务环境中保持结构完整性一段时间。预期使用寿命结束后,需要完全溶解。例如,需要具有时间依赖性强度和完整性的生物可吸收骨科植入物,以便在数周内输送消炎药物,以控制术后疼痛并加快骨骼恢复。此外,镁合金可在水力压裂过程中作为具有时间分辨强度的可降解塞部署在油井中。这些塞子在井中提供高压隔离,并在几天内完全溶解,不会产生碎片或管道堵塞。通过使用混合 AM 在空间上控制整个体积的耐腐蚀性,可以实现对降解的时间分辨控制。在增材制造过程中使用夹层冷加工可以使镁具有功能化的界面特性。本研究旨在了解这些 3D 机械性能的累积形成(即全局完整性)以及层间超声喷丸导致的腐蚀行为。全局完整性一词是指在循环打印和层间冷加工过程中积累的层内局部变化 [2],最终影响整体行为 [3]。了解驱动整体行为的机制仍然是混合增材制造研究中的关键知识空白。该方法在粉末床熔合过程中每 20 层对可降解镁 WE43 合金进行一次超声喷丸。虽然已知表面喷丸会引起加工硬化、晶粒细化和压缩残余应力,这些最初会延缓腐蚀 [4],但问题是,一旦表面处理层溶解,就会发生快速且不受控制的腐蚀。抑制腐蚀的表面下屏障区域的潜在假设是,随后在表面打印引起的退火
规范场景 最常见的场景 - 规范中未注明工艺内焊接返工:已焊接、混合、热处理并通过所有图纸指定检查的铸件通常在尺寸、物理、化学、冶金和结构上符合图纸要求。因此,商业铸件中很少注明限制或记录工艺内焊接返工表面缺陷的规范。同样,未按服务严重程度分类的军用或航空航天铸件通常也没有限制或记录工艺内焊接返工的规范。指定 AMS 2175(铸件分类和检验)的场景:对于军用和航空航天铸件,在 AMS 2175 中,铸造部件服务的严重程度分为 1 至 4 级,表面和/或内部完整性指定为 A 至 D 级。不同等级需要不同级别的无损检测取样,以验证是否符合指定的完整性等级。值得注意的是,等级与分类铸件高应力表面的循环寿命直接相关。AMS 2175 涵盖了几乎所有铸造工艺和全系列铸造合金,因此它也被用作安全关键铸件的商业标准,SAE 2175 与之相同。重要的是,AMS 2175 没有提及过程中焊接返工,仅规定 A 至 D 级缺陷的程度在射线照相、磁粉、模具渗透检测和/或目视检查中为“分级”。这是在所有铸件精加工过程(包括最终热处理)完成后进行的检查。这些精加工过程包括过程中焊接返工(如果适用)。无论是否焊接,通过指定等级都表明铸件设计的允许转换应力将实现预期的循环寿命。相反,不良的过程中焊接返工将导致表面和/或地下迹象无法通过指定完整性等级的测试。单击此链接“工艺中焊接返工规范和属性数据”,获取铝合金和镁合金最终热处理后焊接与铸态母合金的静态、循环和断裂韧性数据。工艺中焊接返工受到限制或必须记录的情形:使用 AMS 2175 来确保与循环寿命设计意图直接相关的表面和内部完整性,限制或要求记录工艺中焊接返工是一种不必要的“安全带加吊带”预防措施。例如,AMS-A-21180(高强度铝合金铸件)允许调用“无焊接区”或“仅在获得购买者书面许可的情况下进行焊接返工”。可能需要显示焊缝位置、尺寸和深度的地图
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