ECAP對(duì)可降解醫(yī)用鎂鋅合金組織性能的影響.pdf

1、鎂合金具有良好的生物安全性和生物相容性、與人體骨骼接近的彈性模量，以及在生物體內(nèi)可降解等特性，有望成為極具潛力的可降解生物醫(yī)用金屬材料。隨著人類(lèi)對(duì)自身健康水平與生活質(zhì)量的要求不斷提高，高性能醫(yī)療器械的社會(huì)需求量日益增加。市場(chǎng)調(diào)研表明，我國(guó)已成為外科植入（骨科和齒科修復(fù)等）和內(nèi)科介入（心血管支架）醫(yī)療器械的全球第二大市場(chǎng)。2015年工信部重點(diǎn)領(lǐng)域發(fā)展規(guī)劃中可降解血管支架被列為重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)品。由于鎂合金是密排六方晶格，塑性成形能力差，本課題擬

2、通過(guò)等通道轉(zhuǎn)角擠壓技術(shù)(EqualChannel Angular Pressing，簡(jiǎn)稱(chēng)ECAP)在細(xì)化晶粒的同時(shí)提升鎂合金塑性變形能力。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)針對(duì)Mg-6Zn合金在ECAP變形前、變形間隙和變形后高溫停留階段的晶粒尺寸演變，建立了鎂合金晶粒長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)方程。通過(guò)等溫退火實(shí)驗(yàn)和定量金相分析技術(shù)，分析了加熱溫度和保溫時(shí)間對(duì)Mg-6Zn合金平均晶粒尺寸的影響，應(yīng)用最小二乘法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，確定晶粒長(zhǎng)大指數(shù)

3、n為4，晶粒長(zhǎng)大激活能Q為95.45k J/mol,得到Mg-6Zn合金晶粒長(zhǎng)大動(dòng)力學(xué)方程:D4-D40=2.25×1011· exp(-95540/RT)·t。
　　(2)研究了三種不同成分的鎂鋅合金(Mg-2Zn、Mg-4Zn和Mg-6Zn)在熱擠壓和ECAP變形條件下的微觀組織演變。對(duì)三種成分鎂合金進(jìn)行熱擠壓、2道次和4道次ECAP變形，金相觀察、掃描電鏡，XRD分析結(jié)果表明，三種成分的合金在ECAP變形后都能得到比熱擠壓態(tài)

4、更為細(xì)小的晶粒，2道次和4道次ECAP變形時(shí)晶粒尺寸差別不大，但是4道次變形時(shí)晶粒尺寸均勻性有所增加。當(dāng)變形條件相同時(shí)，Mg-2Zn和Mg-4Zn晶粒尺寸無(wú)明顯差異，但是Mg-6Zn的晶粒尺寸明顯細(xì)化，其原因在于不同成分合金中第二相粒子的分布特征不同，Mg-2Zn合金中沒(méi)有觀測(cè)到第二相，Mg-4Zn合金僅含有極少量的第二相，而Mg-6Zn合金含有大量且分布均勻的第二相，有效阻礙了再結(jié)晶過(guò)程中的晶界遷移。
　　(3)比較了合金成分和

5、變形狀態(tài)對(duì)鎂鋅合金室溫力學(xué)性能和高溫變形行為的影響。當(dāng)合金成分相同時(shí)，與擠壓態(tài)相比，4道次ECAP變形鎂合金的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均有所降低，但是延伸率增加近一倍，分析認(rèn)為這是織構(gòu)弱化和細(xì)晶強(qiáng)韌化共同作用的結(jié)果;相同變形狀態(tài)下，Mg-2Zn和Mg-4Zn的室溫力學(xué)性能差別不大，但是Mg-6Zn的強(qiáng)度增加約30MPa，延伸率無(wú)明顯下降，其原因是第二相粒子及其產(chǎn)生的細(xì)晶強(qiáng)韌化效應(yīng)。屈服強(qiáng)度的計(jì)算表明:晶界和Zn原子固溶對(duì)室溫屈服強(qiáng)度的貢獻(xiàn)大于