攪拌摩擦加工對(duì)生物醫(yī)用Mg-Zn-Y-Nd合金組織和性能的影響.pdf

1、鎂及鎂合金作為生物醫(yī)用可降解材料一直存在著兩大難題:體內(nèi)降解速率過快和力學(xué)性能較差。攪拌摩擦加工技術(shù)（Friction stir processing，F(xiàn)SP）能夠有效細(xì)化晶粒組織及合金中的第二相，從而提高合金材料的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，成為有效提高生物醫(yī)用鎂合金材料的有效途徑之一。采用了OM、SEM&EDS、XRD、拉伸實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)實(shí)驗(yàn)、pH及失重分析等分析手段，研究了攪拌摩擦加工參數(shù)對(duì)Mg-Zn-Y-Nd合金顯微組織、力學(xué)性能及耐腐

2、蝕性能的影響并探討其相關(guān)機(jī)理。
　　 研究結(jié)果表明:在FSP加工過程中，攪拌區(qū)的組織受到攪拌頭強(qiáng)烈的高速旋轉(zhuǎn)攪拌摩擦作用，被攪碎的晶粒在大變形和熱循環(huán)共同的作用下發(fā)生了動(dòng)態(tài)回復(fù)再結(jié)晶，形成了細(xì)小均勻的等軸晶組織。隨著旋轉(zhuǎn)速度的增大，晶粒尺寸逐漸增大，同時(shí)第二相也變得極其細(xì)小、彌散，大多呈顆粒狀分布在晶粒內(nèi)部與晶界處。在150mm/min-400rpm參數(shù)下，晶?？杉?xì)化至1μm，第二相以納米級(jí)顆粒狀均勻分布在晶粒內(nèi)部。
　　

3、 力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明:合金經(jīng)過攪拌摩擦加工后，顯微硬度值得到明顯的提高，且呈現(xiàn)出攪拌區(qū)顯微硬度值最高，向母材方向逐漸降低的趨勢(shì)，母材硬度(HV)約為41，攪拌區(qū)最高硬度(HV)可達(dá)到89。攪拌摩擦加工后的Mg-Zn-Y-Nd合金，拉神性能也得到明顯提高。在前進(jìn)速度一定時(shí)，隨著旋轉(zhuǎn)速度的增加，合金的抗拉強(qiáng)度逐漸增高，但是拉伸率卻有所降低。當(dāng)300mm/min-1100rpm時(shí)合金的抗拉強(qiáng)度最高238MPa;300mm/min-700r

4、pm時(shí)伸長(zhǎng)率為33％。
　　 浸泡實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果表明:鑄態(tài)合金及攪拌摩擦態(tài)合金在浸泡初期PH值均不斷增加，但是在24h后經(jīng)攪拌摩擦加工后的合金的pH值出現(xiàn)了平臺(tái)區(qū)，鑄態(tài)鎂合金的pH值仍較大幅度的上升。在浸泡的后期，F(xiàn)SP態(tài)鎂合金的形成一層致密的腐蝕產(chǎn)物膜有效地阻止了模擬體液與基體的進(jìn)一步接觸，從而提高了合金的耐腐蝕性能。這與腐蝕形貌中鑄態(tài)鎂合金表面存在的大量的點(diǎn)蝕坑，而FSP態(tài)鎂合金表面則腐蝕均勻平整相一致。
　　 攪拌摩