醫(yī)用MG-Zn-Mn合金的制備及復(fù)合強(qiáng)化工藝與性能研究.pdf

1、鎂合金在可降解醫(yī)用材料領(lǐng)域具有巨大研究潛力與價(jià)值，但是當(dāng)前本課題組研發(fā)的Mg-Zn-Mn合金材料各方面均不能滿足實(shí)際應(yīng)用要求。旨在制備加工出高性能材料，本課題對(duì)Mg-Zn-Mn合金制備工藝及多種組織性能強(qiáng)化工藝進(jìn)行系統(tǒng)性地研究實(shí)驗(yàn)，本文研究?jī)?nèi)容包括合金熔煉、鑄錠均勻化熱處理、擠壓工藝、等通道角擠壓工藝、以及配合退火工藝等5方面的內(nèi)容，經(jīng)過(guò)各項(xiàng)參數(shù)逐步對(duì)比優(yōu)化后，最終確定出在材料組織性能強(qiáng)化方面較合理的復(fù)合實(shí)驗(yàn)性工藝。本實(shí)驗(yàn)采用新真空感應(yīng)

2、加熱設(shè)備，自帶水冷降溫。前后共使用140mm、90mm兩種不同直徑鑄模，當(dāng)澆注模具為140mm時(shí)，所得鑄錠平均晶粒尺寸約為200μm，當(dāng)在直徑為90mm模具內(nèi)澆注，所得鑄錠平均晶粒尺寸約為100μm，組織及性能相對(duì)大直徑澆注更加優(yōu)異。經(jīng)合金相圖分析及XRD檢測(cè)，該熔煉條件下所制備鑄錠為單向固溶體結(jié)構(gòu)。經(jīng)360℃/24h且熱處理前后鑄錠晶粒尺寸無(wú)較大改變，為最佳均勻化熱處理工藝。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以直徑為140mm的鑄錠為

3、原材料，研究了均在0.5 mm/s慢速擠壓條件下，經(jīng)250℃、300℃、330℃三種不同擠壓溫度擠壓后材料組織性能對(duì)比，證實(shí)擠壓溫度越低組織約細(xì)小，強(qiáng)度越高并且其耐腐蝕性能越好，拉伸斷裂特性仍為脆性的解理斷裂。新制備90mm直徑鑄錠為原始材料，分別設(shè)計(jì)了0.5mm/s、1mm/s、1.5mm/s、2mm/s四種不同速度對(duì)比，經(jīng)擠壓后試樣表面質(zhì)量良好，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明擠壓速度越大所得材料強(qiáng)度越高，材料塑性越低。較高速度擠壓后晶粒尺寸相對(duì)低速擠

4、壓試樣更大，細(xì)小晶粒包圍著較粗大晶粒。塑性在下一步強(qiáng)化工藝中具有更重要的作用，因此0.5mm/s的擠壓速度為最佳選擇。⑵研究了擠壓路徑、擠壓速度、擠壓溫度、擠壓道次數(shù)這4種基本參數(shù)各自對(duì)該工藝的強(qiáng)化效果的影響。對(duì)比分析恒溫?cái)D壓與降溫?cái)D壓工藝證實(shí)降溫工藝更有利于材料性能強(qiáng)化，不同的擠壓速度擠壓出的試樣組織與性能均無(wú)較大差別，較高速度擠壓材料易產(chǎn)生裂紋，低速擠壓雖降低了效率卻提高了工藝穩(wěn)定性。在相同條件下對(duì)比A、BA、C、BC4種路徑，實(shí)驗(yàn)

5、證明BC路徑合金組織細(xì)化效率最高，經(jīng)BC路徑擠壓后的試樣組織晶粒尺寸均勻，無(wú)大尺寸晶粒。隨著擠壓道次數(shù)的增加，材料晶粒逐步細(xì)化，耐腐蝕性能、硬度、抗拉強(qiáng)度及塑性等綜合性能經(jīng)過(guò)多道次擠壓后均得到大幅度強(qiáng)化，斷裂方式由解理斷裂向韌窩斷裂轉(zhuǎn)變。⑶對(duì)退火工藝進(jìn)行了復(fù)合研究，經(jīng)多道次等通道角擠壓后的試樣再經(jīng)不同退火參數(shù)做退火處理，退火后的試樣雖由于晶粒二次長(zhǎng)大導(dǎo)致強(qiáng)度有不同程度下降，但是所有試樣伸長(zhǎng)率均提升，在220℃/6h條件下處理后，試樣伸長(zhǎng)