本文關鍵詞：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

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

【摘要】：鎂及其合金作為體內植入材料的應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用的關鍵問題。因此,本文通過采用常規(guī)熱擠壓和等通道轉角擠壓對Mg-3Zn-0.2Ca合金進行變形工藝研究,研究經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角擠壓(ECAP)。運用電化學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)生反應生成的物質主要為Mg(OH)2和HA(羥基磷灰石)。2.試樣進行等通道轉角擠壓的較適溫度為280℃。Mg-3Zn-0.2Ca合金進行等通道轉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,第二相組成應為Mg4Zn7相和Ca2Mg6Zn3相。經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。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取向和強度有關。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,與電化學測試結果一致。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。
【關鍵詞】：Mg-3Zn-0.2Ca 耐蝕性 工藝優(yōu)化 等通道轉角擠壓 晶粒細化
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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備18-19
• 2.1.1 熔煉合金的原料18
• 2.1.2 實驗所用儀器設備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 腐蝕產物分析27-28
• 3.5 本章小結28-29
• 第四章 Mg-3Zn-0.2Ca合金ECAP工藝設計與分析29-37
• 4.1 引言29
• 4.2 Mg-3Zn-0.2Ca合金等通道轉角擠壓溫度的選取29-34
• 4.2.1 不同溫度下等通道轉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合金等通道轉角擠壓速度的選取34-35
• 4.4 本章小結35-37
• 第五章 等通道轉角擠壓對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變形織構分析43-44
• 5.5 等通道轉角擠壓不同道次試樣硬度變化44-45
• 5.6 本章小結45-46
• 第六章 等通道轉角擠壓對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52-53
• 第七章 全文結論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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