Metals

Hành vi ăn mòn và răng cưa của các hợp kim năng lượng cao TiZr0.5NbCr0.5, TiZr0.5NbCr0.5V và TiZr0.5NbCr0.5Mo trong dung dịch NaCl và H2SO4 đã được nghiên cứu thông qua các thí nghiệm phân cực động (PP) và thử nghiệm nhúng. Kết quả cho thấy tất cả các hợp kim đều thể hiện khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, không phân biệt trong dung dịch NaCl hay trong dung dịch H2SO4. Việc bổ sung V và Mo làm tăng khả năng chống ăn mòn rỗ mặt cho cả ba hợp kim trong dung dịch NaCl một cách nhẹ nhàng và cải thiện mạnh mẽ khả năng chống ăn mòn trong dung dịch H2SO4. Hành vi ăn mòn của hợp kim TiZr0.5NbCr0.5 và TiZr0.5NbCr0.5Mo nhạy cảm hơn với nhiệt độ so với hợp kim TiZr0.5NbCr0.5V. Sau khi nhúng, bề mặt của hợp kim TiZr0.5NbCr0.5 xuất hiện một số lỗ rỗ, điều này có thể liên quan đến tiếng ồn điện hóa và hành vi răng cưa trên các đồ thị PP; sự ăn mòn cục bộ chủ yếu bắt đầu ở các ranh giới của pha Cr2Zr BCC và Laves đối với hợp kim TiZr0.5NbCr0.5V; trong khi đối với hợp kim TiZr0.5NbCr0.5Mo, các dendrites với vùng giàu nguyên tố Mo cho thấy khả năng chống ăn mòn kém.

Các hợp kim Ti-10Mo rỗng nhị phân đã được chế tạo bằng cách sử dụng bột titan không hình cầu và molybden, thông qua kỹ thuật giữ không gian trong công nghệ kim loại học bột (PM). Dựa trên phân tích ba chiều về đặc điểm độ rỗng, một đánh giá chi tiết về ảnh hưởng của độ rỗng đến các tính chất cơ học và khả năng chống ăn mòn trong dung dịch đệm phosphate (PBS) đã được thực hiện. Để so sánh, hợp kim CP-Ti chế tạo từ PM với độ rỗng 50,5% đã được nung kết ở 1200 °C trong 2 giờ và hợp kim Ti-10Mo đặc được nung kết ở 1450 °C trong 2 giờ (mật độ tương đối là 97,2% và độ rỗng là 2,8%) đã được nghiên cứu đồng thời. Kết quả cho thấy rằng khi thể tích chất giữ không gian tăng từ 63 đến 79%, độ rỗng mở và kích thước lỗ trung bình (d50) tăng đáng kể, trong khi phân bố kích thước lỗ (d10–d90) có xu hướng ổn định ở khoảng 100 μm. Kích thước lỗ trung bình (d50) của hợp kim Ti-10Mo rỗng có thể được kiểm soát trong khoảng 70–380 μm. Hợp kim Ti-10Mo rỗng chế tạo bằng PM có thể đạt được một loạt các tính chất cơ học, với sức nén chịu kéo là 248,2–76,9 MPa, và mô đun đàn hồi từ 6,4–1,7 GPa. Ngoài ra, sức nén chịu kéo và mô đun đàn hồi đáp ứng công thức hồi quy tuyến tính và mũ, tương ứng. Khi độ rỗng của hợp kim Ti-10Mo tăng từ 2,8 đến 66,9%, tốc độ ăn mòn tăng theo hàm số mũ từ 1,6 g/m2·ngày lên 17,1 g/m2·ngày. So với CP Ti có độ rỗng gần như tương tự, hợp kim Ti-10Mo cho thấy khả năng chống ăn mòn cao hơn đáng kể. Do đó, các mối quan hệ giữa độ rỗng và các tính chất cơ học, khả năng chống ăn mòn của hợp kim Ti-10Mo đã được thiết lập, có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo thiết kế trong việc lựa chọn vật liệu cho các ứng dụng chỉnh hình.

Hàn ảnh hưởng tốc độ cao là một loại quy trình hàn trạng thái rắn, là một trong những giải pháp để kết nối các vật liệu khác nhau mà không làm phát sinh các hợp kim giữa. Đến nay, đã có năm phương pháp chính được phát triển. Đó là hàn súng khí (GGW), hàn nổ (EXW), hàn xung từ trường (MPW), hàn tác nhân lá bay hơi (VFAW) và hàn tác động bằng laser (LIW). Tất cả đều có cơ chế hàn tương tự, nhưng chúng cũng có nguồn năng lượng và ứng dụng khác nhau. Bài đánh giá này chủ yếu tập trung vào nghiên cứu liên quan đến thiết lập thí nghiệm của các phương pháp hàn khác nhau, hiện tượng tia, đặc điểm giao diện hàn và các tham số hàn. Phần giới thiệu nêu bật tầm quan trọng của hàn ảnh hưởng tốc độ cao trong việc kết nối các vật liệu khác nhau. Bài đánh giá về các thiết lập thí nghiệm cung cấp tình hình hiện tại và các hạn chế của các quy trình hàn khác nhau. Hiện tượng tia, đặc điểm giao diện hàn và các tham số hàn đều liên quan đến cơ chế hàn. Kết luận và công việc trong tương lai được tóm tắt lại.

Kính kim loại khối dựa trên titan (Ti-based bulk metallic glasses - BMGs) rất hấp dẫn cho các ứng dụng do những đặc tính vượt trội của chúng như độ bền riêng cao và khả năng chống ăn mòn tốt. Trong bài báo này, chúng tôi sẽ tóm tắt tình hình hiện tại của nghiên cứu và phát triển kính kim loại khối dựa trên titan. Sự chú ý sẽ được đặt vào khả năng hình thành kính, các tính chất cơ học, khả năng chống ăn mòn và tương thích sinh học.

Khả năng gia công của các composite hybrid dựa trên magie được gia cường bằng graphene, được sản xuất thông qua phương pháp luyện kim bột chưa được báo cáo đầy đủ. Bài báo này trình bày một nghiên cứu thực nghiệm về lực đẩy, độ nhám bề mặt (Ra), và đặc điểm bề mặt sau khoan trong quá trình khoan của composite ma trận magie Mg/SiC/GNPs (ma trận magie dựa trên silicon carbide và graphene nanoplatelets). Vật liệu composite hybrid được sản xuất thông qua việc áp dụng phương pháp luyện kim bột. Các thí nghiệm được tiến hành với các mũi khoan carbide tungsten không được phủ, phủ PVD (Physical Vapor Deposition), và phủ CVD (Chemical Vapor Deposition) ở ba mức tốc độ cắt (30, 40, và 50 m/phút) và ba mức tốc độ ăn dao khác nhau (0.10, 0.15, và 0.20 mm/vòng) dưới điều kiện gia công khô. Để tối ưu hóa các tham số tối ưu cho lực đẩy và độ nhám bề mặt, chúng tôi đã sử dụng lưới hình chữ nhật L27 (33) của Taguchi và tỷ lệ S/N. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng lực đẩy và độ nhám bề mặt rất phụ thuộc vào loại mũi khoan cụ thể, tốc độ ăn dao và tốc độ cắt. Tham số tốc độ ăn dao được biết là có ảnh hưởng đáng kể đến độ hoàn thiện bề mặt.

Cùng với việc nâng cao quy trình cấy ghép chịu lực cho việc thay thế và tái tạo xương, một yêu cầu ngày càng tăng đã được quan sát liên quan đến magiê phân hủy sinh học và các hợp kim của nó với mật độ nhẹ hơn và đặc tính vượt trội. Bất chấp tiềm năng lớn hiện tại của việc sử dụng Mg, việc sử dụng rộng rãi các hợp kim Mg vẫn tiếp tục bị hạn chế bởi một số nguyên nhân tự nhiên, chẳng hạn như khả năng chống ăn mòn thấp, độ bền cơ học không đủ trong quá trình chữa lành và hiệu suất kháng khuẩn kém. Trong bối cảnh này, các composites dựa trên magiê được bao bọc trong các vật liệu nano thuộc họ graphene (GFNs) như graphene (Gr), graphene oxide (GO), graphene nanoplatelets (GNPs) và giảm oxide graphene (rGO) với vai trò là tác nhân gia cường có hoạt tính kháng khuẩn tuyệt vời, cũng như phản ứng tế bào và cho thấy nhiều lợi ích cho việc sử dụng y sinh. Các nanocomposite ma trận magiê được gia cường bằng GFNs có đặc tính cơ học được cải thiện và khả năng chống ăn mòn cao (graphene có nồng độ thấp). Đáng lưu ý rằng nhiều yếu tố bao gồm kỹ thuật sản xuất composite dựa trên magiê chứa GFNs và kích thước, phân bổ cũng như số lượng GFNs trong ma trận chứa magiê có vai trò quan trọng trong các đặc tính và ứng dụng của chúng. Tiếp theo, các cơ chế kháng khuẩn của composite dựa trên GFN được mô tả ngắn gọn. Sau đó, các cơ chế kháng khuẩn và gia cường của các composites dựa trên magiê chứa GFN được mô tả ngắn gọn. Bài viết tổng quan này nhằm tóm tắt và khám phá các nghiên cứu liên quan nhất được thực hiện theo hướng các composites dựa trên magiê được bao bọc trong GFNs. Các hướng nghiên cứu khả thi trong tương lai trong lĩnh vực composites dựa trên magiê chứa GFN được thảo luận một cách chi tiết.

Các ống nano carbon nhiều lớp (MWCNTs) được trang trí bằng các hạt nano Pt thông qua phương pháp "theo từng lớp" bằng việc sử dụng poly (natri 4-styrene sulfonat) (PSS) và poly (diallyl dimethylammonium chloride) (PDDA). Hình ảnh kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) và phân tích X-quang năng lượng tán xạ (EDX) của các mẫu xác nhận sự lắng đọng của Pt trên bề mặt của CNTs. Độ phân tán và tính ổn định trong phân tán của MWCNTs trong các dung môi được cải thiện khi MWCNTs được phủ bằng các hạt nano Pt. Các composite Mg AZ91 được gia cố bằng MWCNTs sau đó được tạo ra thông qua quy trình khuấy nóng chảy. Các thử nghiệm nén của các composite cho thấy việc thêm 0.05% wt MWCNTs phủ Pt vào AZ91 cải thiện các thuộc tính cơ học của composite so với AZ91 nguyên chất và MWCNT/AZ91 chưa xử lý. Phân tích bề mặt gãy của composite bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy sự kéo riêng lẻ của MWCNTs trong trường hợp các composite MWCNT/AZ91 phủ Pt. Phát hiện này có thể được lý giải bởi việc phân tán đồng nhất của MWCNTs phủ Pt trong Mg nhờ vào tính ướt cải thiện của MWCNTs phủ Pt trong các lớp nóng chảy của Mg. Nghiên cứu về hành vi kéo ra của CNTs nguyên bản và CNTs phủ Pt từ ma trận Mg bằng việc sử dụng mô phỏng động lực học phân tử hỗ trợ cho sự giải thích này.

Nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc điều tra tác động của hạt vi mô Nickel-Titanium (NiTi) đến cấu trúc vi mô và tính chất của magie tinh khiết. Các hợp chất magie chứa tỷ lệ phần trăm trọng lượng khác nhau (0.5, 1, 1.5, 3) của hạt nano NiTi đã được chế tạo bằng phương pháp Lắng đọng nóng bị phá vỡ (DMD), sau đó là ép nóng. Các vật liệu tổng hợp được đặc trưng để nghiên cứu tính chất vật lý, cấu trúc vi mô và cơ học của chúng. Các vật liệu tổng hợp được đặc trưng về mức độ mật độ và độ xốp, đặc trưng cấu trúc vi mô, và phản ứng cơ học. Sự tinh chỉnh hạt vượt trội đã được thực hiện nhờ vào sự hiện diện của hạt nano NiTi trong ma trận magie. Sự bổ sung hạt nano NiTi dẫn đến việc cải thiện sức mạnh của magie tinh khiết với tác động bất lợi tối thiểu lên độ dẻo. Các đánh giá cấu trúc - tính chất đã được chi tiết trong nghiên cứu hiện tại.

Nghiên cứu hiện tại đã điều tra tác động của việc hợp kim hóa và tăng cường nano đối với các tính chất cơ học (độ cứng vi mô, cường độ kéo, và cường độ nén) của các hợp kim và composite dựa trên Mg. Mg tinh khiết, hợp kim Mg-3Sn, và composite hợp kim Mg-3Sn + 0.2 GNP đã được tổng hợp bằng công nghệ luyện bột, sau đó là ép nóng. Các đặc điểm vi cấu trúc của các mẫu ép khối được nghiên cứu bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường, và kính hiển vi quang học, và các tính chất cơ học của chúng đã được so sánh. Độ cứng vi mô, cường độ kéo, và cường độ nén của hợp kim Mg-3Sn đã được cải thiện khi so với mẫu Mg đơn thể, và sự cải thiện hơn nữa đã được thể hiện ở composite hợp kim Mg-3Sn + 0.2 GNP. Không thấy sự thay đổi đáng kể về độ biến dạng nén đến khi đổ vỡ ở cả hai hợp kim và composite hợp kim so với mẫu Mg tinh khiết. Tuy nhiên, một sự cải thiện về độ biến dạng kéo đến khi đổ vỡ đã được thể hiện bởi cả hợp kim và composite hợp kim.

Bài thử nghiệm biến dạng nóng của composite được tăng cường bằng nano silic cacbua (nano-SiC) và ống nano carbon (CNT) trong ma trận AZ80 đã được thực hiện ở các nhiệt độ nén từ 300–450 °C và tốc độ biến dạng từ 0.0001–1 s−1. Có thể quan sát thấy rằng ứng suất chảy của nanocomposite tăng lên khi giảm nhiệt độ biến dạng và tăng tốc độ biến dạng. Hành vi biến dạng nóng của composite có thể được mô tả bằng phương trình Arrhenius hình sin-hyperbolic, và năng lượng kích hoạt biến dạng (Q) được tính toán là 157.8 kJ/mol. Các giá trị Q của composite nano-hybrid/AZ80 được ép đùn trong nghiên cứu này và các nghiên cứu tương tự về hợp kim AZ80 được ép đùn đã được so sánh nhằm phân tích ảnh hưởng của việc bổ sung tăng cường, và các ảnh hưởng của điều kiện biến dạng lên năng lượng kích hoạt cũng đã được phân tích. Cuối cùng, kết cấu vi mô khi nén trong trạng thái không ổn định đã được phân tích cẩn thận, và kết quả cho thấy rằng hiện tượng bất ổn cục bộ dễ xảy ra ở mẫu nén của composite nano-hybrid/AZ80 dưới các điều kiện biến dạng có nhiệt độ thấp với tốc độ biến dạng cao (300 °C, 0.1–0.01 s−1) và nhiệt độ cao với tốc độ biến dạng thấp (450 °C, 0.0001 s−1).