本文選題：Mg-Zn-Y-Nd合金　切入點(diǎn)：厚板　出處：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：鎂合金具有可降解、優(yōu)良的生物相容性和力學(xué)相容性等特點(diǎn),成為新一代最具發(fā)展?jié)摿Φ纳镝t(yī)用金屬材料。但鎂合金在臨床應(yīng)用中一直存在著兩大難題:力學(xué)性能較低和降解速率過快且不均勻。攪拌摩擦加工技術(shù)(Friction stir processing,FSP)能夠有效細(xì)化鎂合金晶粒和組織中的第二相,從而提高其綜合性能,改變腐蝕機(jī)制,實(shí)現(xiàn)均勻腐蝕。目前研究中受攪拌頭尺寸的限制,獲得的改性區(qū)域的尺寸較小,無法得到有效的利用。本文選用攪拌針長度為10mm的攪拌頭對生物鎂合金厚板進(jìn)行攪拌摩擦加工,但單面攪拌摩擦加工時(shí)由于在板材厚度方向上存在溫度梯度,造成加工區(qū)域組織不均勻,因此,進(jìn)一步采用雙面攪拌摩擦加工技術(shù)對其進(jìn)行加工,以獲得綜合性能較好的大尺寸改性區(qū)域,且使合金能夠均勻降解。本文采用金相分析、掃描電鏡分析、顯微硬度測試、拉伸實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)測試、析氫測試及失重分析等方法,研究單面和雙面攪拌摩擦加工后Mg-Zn-Y-Nd合金厚板的微觀組織、力學(xué)性能和在模擬體液中的耐腐蝕性能,探討攪拌摩擦加工工藝對生物Mg-Zn-Y-Nd合金厚板組織和性能的影響規(guī)律。均勻化退火態(tài)Mg-Zn-Y-Nd合金厚板經(jīng)單面攪拌摩擦加工后攪拌區(qū)可細(xì)分為上部攪拌區(qū)、中部攪拌區(qū)和下部攪拌區(qū),攪拌區(qū)的上部、中部和下部的平均晶粒尺寸逐漸減小,分別為5.48μm、4.75μm和3.80μm。隨著旋轉(zhuǎn)速度和前進(jìn)速度的改變,攪拌區(qū)各區(qū)域的組織演變規(guī)律不同,難以獲得組織均勻的攪拌區(qū)。這主要是由于鎂合金厚板在攪拌摩擦加工過程中沿板材厚度方向上存在溫度梯度,熱和機(jī)械攪拌作用自上而下逐漸減小,導(dǎo)致加工區(qū)域組織沿厚度方向上不均勻。雙面攪拌摩擦加工合金攪拌區(qū)的上部、中部和下部的平均晶粒尺寸分別由單面攪拌摩擦加工合金的5.30μm、5.08μm和4.45μm細(xì)化至3.93μm、3.20μm和3.19μm,且第二相顆粒尺寸細(xì)小,分布均勻。攪拌摩擦加工合金的硬度值面分布與組織分布一致。雙面攪拌摩擦加工合金攪拌區(qū)各層的抗拉強(qiáng)度和伸長率均高于單面攪拌摩擦加工合金,其中下層攪拌區(qū)的抗拉強(qiáng)度和伸長率最高,分別為283.3MPa和23.9%。攪拌摩擦加工后合金在模擬體液中的耐腐蝕性能較均勻化退火態(tài)合金明顯提高,且雙面攪拌摩擦加工合金在模擬體液中的耐腐蝕性能最好,其腐蝕方式由點(diǎn)蝕變?yōu)榫鶆蚋g。
[Abstract]:Magnesium alloys have the characteristics of biodegradability, excellent biocompatibility and mechanical compatibility. Magnesium alloys have become the most promising biomedical metal materials in the new generation. However, there are two problems in clinical application: low mechanical properties and fast and uneven degradation rate. Friction stir stir processing (FSP). It can refine the grain and the second phase in the microstructure of magnesium alloy effectively. In order to improve its comprehensive performance, change the corrosion mechanism, and achieve uniform corrosion. In the present research, the size of the modified area is smaller because of the restriction of the size of the mixing head. It can not be used effectively. In this paper, the thick plate of biological magnesium alloy is processed by friction stir with a stirring head of 10 mm in length, but the temperature gradient exists in the direction of the thickness of the plate during the single side friction stir processing. As a result of the uneven structure of the processing area, the double-side friction stir processing technology is further adopted to obtain the large modified area with better comprehensive properties and the alloy can be degraded uniformly. In this paper, metallographic analysis is used. Scanning electron microscopy (SEM), microhardness test, tensile test, electrochemical test, hydrogen evolution test and weightlessness analysis were used to study the microstructure of Mg-Zn-Y-Nd alloy thick plate after single and double side friction stir processing. Mechanical properties and corrosion resistance in simulated body fluids, The effect of friction stir processing technology on the microstructure and properties of thick Mg-Zn-Y-Nd alloy plate was discussed. The stir zone of Mg-Zn-Y-Nd alloy thick plate in homogenized annealed state can be subdivided into upper stir zone, middle stir zone and lower stirring zone after single side friction stir processing. The average grain size of the upper, middle and lower parts of the mixing zone gradually decreased to 5.48 渭 m 4.75 渭 m and 3.80 渭 m, respectively. It is difficult to obtain homogeneous stirring zone, which is mainly due to the existence of temperature gradient along the thickness direction of magnesium alloy thick plate during friction stir processing, and the effect of heat and mechanical stirring gradually decreases from top to bottom. The microstructure of the processing area is not uniform in the direction of thickness. The upper part of the alloy stir zone in the double-sided friction stir processing, The average grain sizes of the middle and lower parts of the FSW alloy were refined from 5.30 渭 m and 4.45 渭 m to 3.93 渭 m, 3.20 渭 m and 3.19 渭 m, respectively, and the size of the second phase was fine. The distribution of hardness value plane of friction stir processing alloy is consistent with that of microstructure. The tensile strength and elongation of each layer in the stir zone of double side friction stir processing alloy are higher than that of single side friction stir processing alloy. The tensile strength and elongation of the lower stirring zone are the highest, 283.3 MPA and 23.9 MPA, respectively. The corrosion resistance of the alloy in the simulated body fluid after friction stir processing is obviously improved than that of the homogenized annealed alloy. The corrosion resistance of the alloy is the best in the simulated body fluid, and the corrosion mode of the alloy changed from pitting to uniform corrosion.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG146.22;TG453.9

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本文編號：1618091