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際應(yīng)用要求。旨在制備加工出高性能材料，本課題對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)性地研究實驗，本文研究內(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)過各項參數(shù)逐步對比優(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)合實驗性工藝。本實驗采用新真空感應(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，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，組織及性能相對大直徑澆注更加優(yōu)異。經(jīng)合金相圖分析及XRD檢測，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比，證實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)計了0.5mm/s、1mm/s、1.5mm/s、2mm/s四種不同速度對比，經(jīng)擠壓后試樣表面質(zhì)量良好，實驗結(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)各自對該工藝的強(qiáng)化效果的影響。對比分析恒溫擠壓與降溫擠壓工藝證實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。在相同條件下對比A、BA、C、BC4種路徑，實驗

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大導(dǎo)致強(qiáng)度有不同程度下降，但是所有試樣伸長率均提升，在220℃/6h條件下處理后，試樣伸長