本文關(guān)鍵詞：醫(yī)用Mg-3Zn-0.2Ca合金變形組織演變及其腐蝕降解行為的研究

  更多相關(guān)文章： Mg-3Zn-0.2Ca 耐蝕性 工藝優(yōu)化 等通道轉(zhuǎn)角擠壓 晶粒細化

【摘要】：鎂及其合金作為體內(nèi)植入材料的應(yīng)用近年來成為研究熱點。但鎂在人體中的降解速度較快,使其不能較長時間保持機械性能。此外,鎂合金變形能力差也成為制約其實際應(yīng)用的關(guān)鍵問題。因此,本文通過采用常規(guī)熱擠壓和等通道轉(zhuǎn)角擠壓對Mg-3Zn-0.2Ca合金進行變形工藝研究,研究經(jīng)不同變形后合金的顯微組織變化及在模擬體液中腐蝕降解的行為,為生物鎂合金變形工藝設(shè)計及其對鎂合金顯微組織及其腐蝕行為的影響提供可借鑒的參考。本文首先采用真空熔煉制備了Mg-3.0wt%Zn-0.2wt%Ca合金,將部分鑄態(tài)合金分別擠壓成板材和進行等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)。運用電化學(xué)方法及模擬體液浸泡實驗,研究合金材料的腐蝕降解行為,研究得到主要結(jié)論為:1.鑄態(tài)Mg-3Zn-0.2Ca合金擠壓成板材,擠壓比為57:1,其晶粒得到明顯的細化,經(jīng)擠壓后合金的平均晶粒尺寸由70μm細化至3μm。擠壓態(tài)的Mg-3Zn-0.2Ca合金在模擬體液中的耐蝕性要強于鑄態(tài)合金,其浸泡7d后,擠壓態(tài)及鑄態(tài)Mg-3Zn-0.2Ca合金與體液發(fā)生反應(yīng)生成的物質(zhì)主要為Mg(OH)2和HA(羥基磷灰石)。2.試樣進行等通道轉(zhuǎn)角擠壓的較適溫度為280℃。Mg-3Zn-0.2Ca合金進行等通道轉(zhuǎn)角擠壓的適宜速度為60mm/min。3.Mg-3Zn-0.2Ca合金的晶粒隨等通道轉(zhuǎn)角擠壓道次的增加逐漸細化,組織越來越均勻。擠壓道次低于8道次時,不同方向截面顯微組織差別較大,但是經(jīng)8道次變形后,三個方向晶粒尺寸均明顯的減小,且均為較細小的等軸晶。擠壓不同道次,試樣的物相組成基本沒發(fā)生變化,第二相組成應(yīng)為Mg4Zn7相和Ca2Mg6Zn3相。經(jīng)ECAP變形,大部分晶粒的(0001)面平行于ND方向截面,形成基面織構(gòu)。隨著ECAP變形的進行,試樣維氏硬度先增大后降低,硬度先增大后減小的原因與織構(gòu)取向和強度有關(guān)。4.擠壓8道次合金的耐腐蝕性明顯低于擠壓低道次的合金,即隨著擠壓道次的增加,晶粒的細化,合金整體的耐蝕性有所降低,ND方向截面的樣品比ED和ND兩個方向截面耐腐蝕性差,與電化學(xué)測試結(jié)果一致。大部分晶粒的(0001)基面平行于ND方向截面截面,這可能是ND方向截面的耐蝕性較差的原因。
【關(guān)鍵詞】：Mg-3Zn-0.2Ca 耐蝕性 工藝優(yōu)化 等通道轉(zhuǎn)角擠壓 晶粒細化
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R318.08
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 鎂合金的特性11
• 1.2 鎂合金的應(yīng)用11-14
• 1.3 鎂合金作為生物醫(yī)用材料存在的問題14-15
• 1.4 鎂合金作為生物醫(yī)用材料存在問題的主要解決途徑及研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4.1 純化15
• 1.4.2 合金化15-16
• 1.4.3 表面處理16
• 1.4.4 快速凝固16
• 1.4.5 晶粒細化16-17
• 1.5 課題的研究內(nèi)容17-18
• 第二章 實驗的材料和方法18-22
• 2.1 合金原料及實驗所用設(shè)備18-19
• 2.1.1 熔煉合金的原料18
• 2.1.2 實驗所用儀器設(shè)備18-19
• 2.2 鎂合金及變形鎂合金制備19-20
• 2.2.1 Mg-3Zn-0.2Ca合金的鑄造19
• 2.2.2 Mg-3Zn-0.2Ca合金的熱擠壓變形19
• 2.2.3 Mg-3Zn-0.2Ca合金的ECAP變形19-20
• 2.3 鎂合金組織觀察及硬度測試20
• 2.3.1 微觀組織觀察20
• 2.3.2 X射線衍射(XRD)分析20
• 2.3.3 硬度測試20
• 2.4 鎂合金耐腐蝕性測試20-22
• 2.4.1 模擬體液的配制20
• 2.4.2 電化學(xué)測試20-21
• 2.4.3 模擬體液浸泡試驗21-22
• 第三章 Mg-3Zn-0.2Ca合金板材的制備及其顯微組織與性能研究22-29
• 3.1 引言22
• 3.2 鑄態(tài)Mg-3Zn-0.2Ca合金及其擠壓態(tài)合金板材顯微組織的觀察22-23
• 3.3 鑄態(tài)Mg-3Zn-0.2Ca合金及其擠壓態(tài)合金板材電化學(xué)測試23-25
• 3.4 鑄態(tài)Mg-3Zn-0.2Ca合金及其擠壓合金板材在模擬體液中腐蝕降解測試25-28
• 3.4.1 失重測試25-26
• 3.4.2 pH變化分析26
• 3.4.3 腐蝕形貌觀察26-27
• 3.4.4 腐蝕產(chǎn)物分析27-28
• 3.5 本章小結(jié)28-29
• 第四章 Mg-3Zn-0.2Ca合金ECAP工藝設(shè)計與分析29-37
• 4.1 引言29
• 4.2 Mg-3Zn-0.2Ca合金等通道轉(zhuǎn)角擠壓溫度的選取29-34
• 4.2.1 不同溫度下等通道轉(zhuǎn)角擠壓試樣外觀形貌變化29-30
• 4.2.2 不同溫度下等通道轉(zhuǎn)角擠壓試樣顯微組織變化30-34
• 4.3 Mg-3Zn-0.2Ca合金等通道轉(zhuǎn)角擠壓速度的選取34-35
• 4.4 本章小結(jié)35-37
• 第五章 等通道轉(zhuǎn)角擠壓對Mg-3Zn-0.2Ca合金顯微組織演變的影響37-46
• 5.1 引言37
• 5.2 合金ECAP變形不同道次，不同方向截面的顯微組織觀察37-41
• 5.2.1 合金ECAP變形不同道次，各個方向截面的顯微組織觀察37-39
• 5.2.2 合金ECAP變形后相同方向截面，不同道次的顯微組織觀察39-41
• 5.3 Mg-3Zn-0.2Ca合金ECAP變形后的物相分析41-43
• 5.3.1 Mg-3Zn-0.2Ca合金ECAP變形不同道次的XRD分析41-42
• 5.3.2 Mg-3Zn-0.2Ca合金ECAP變形第二相分析42-43
• 5.4 Mg-3Zn-0.2Ca合金ECAP變形織構(gòu)分析43-44
• 5.5 等通道轉(zhuǎn)角擠壓不同道次試樣硬度變化44-45
• 5.6 本章小結(jié)45-46
• 第六章 等通道轉(zhuǎn)角擠壓對Mg-3Zn-0.2Ca合金耐蝕性的影響46-53
• 6.1 引言46
• 6.2 Mg-3Zn-0.2Ca合金ECAP變形電化學(xué)測試46-50
• 6.2.1 極化曲線測試46-48
• 6.2.2 EIS交流阻抗譜分析48-50
• 6.3 體外降解試驗50-52
• 6.3.1 等通道轉(zhuǎn)角擠壓不同道次的試樣腐蝕形貌觀察50-51
• 6.3.2 失重測試及PH變化分析51-52
• 6.4 本章小結(jié)52-53
• 第七章 全文結(jié)論53-55
• 參考文獻55-61
• 發(fā)表論文和科研情況說明61-62
• 致謝62-63

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