生物醫(yī)用Mg-Zn-Ca合金組織與力學(xué)性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、生物醫(yī)用鎂合金由于其獨特的性質(zhì)受到世界范圍內(nèi)生物材料工作者越來越多的關(guān)注,并為此進行了大量實驗及臨床研究。但迄今為止還沒有突破性的進展。究其原因,一是生物醫(yī)用鎂合金制備工藝的低標(biāo)準(zhǔn)化,目前大多生物醫(yī)用鎂合金的研究制備皆以工業(yè)體系標(biāo)準(zhǔn)為主,如原料使用工業(yè)純合金,熔煉工藝采用覆蓋劑或者氣體保護并在大氣下澆鑄等。這些合金都不能滿足生物醫(yī)用要求;二是生物醫(yī)用鎂合金改性手段單一,目前使用最多的手段是生物醫(yī)用鎂合金的合金化和表面處理,而熱處理和變形

2、處理等手段都可很好的改善合金性能,但很少見到有在生物醫(yī)用鎂合金中使用的報道。
   為進一步探尋和開發(fā)具有臨床實用價值的可降解生物醫(yī)用鎂合金,本課題選取具有良好生物相容性的Zn、Ca元素作為合金化元素,通過真空感應(yīng)純凈化熔煉工藝制備合金,使用熱處理及擠壓變形處理手段對合金進行改性。并對鑄態(tài)、熱處理態(tài)和擠壓態(tài)合金進行微觀組織分析、力學(xué)性能檢測及斷口形貌分析,結(jié)果表明:鑄態(tài)Mg-2.5Zn-XCa合金,隨Ca元素含量的增加,合金的組

3、織晶粒具有先細化后粗化的變化趨勢。經(jīng)固溶處理和均勻化退火處理后,合金相組成未發(fā)生變化,但合金組織與第二相形態(tài)卻變化明顯,力學(xué)性能顯著提高。研究發(fā)現(xiàn)Mg-2.5Zn-1Ca合金最佳固溶處理工藝為410℃+16h,最佳均勻化退火工藝為400℃+16h。固溶處理態(tài)合金強度較高,均勻化退火態(tài)合金塑性較好。擠壓變形也可改善合金組織性能,擠壓速率對Mg-2.5Zn-1Ca合金的成形性能有較大影響:擠壓速率過快會在合金表面形成許多周期性裂紋,當(dāng)擠壓速

4、率降至4mm/s時,擠出棒材成形性良好。當(dāng)擠壓比為5.6時,合金的原始鑄態(tài)組織基本消失,晶粒呈“擠壓流線”,第二相更加彌散,細?。唤?jīng)擠壓比7.84變形后晶粒大小較為均勻,晶界處共晶組織及第二相消失,合金發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶;經(jīng)擠壓比49變形后,合金發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶,但個別晶粒異常長大,晶粒整體有長大趨勢。由斷口分析可知,鑄態(tài)Mg-2.5Zn-XCa合金的斷裂是集解理、準(zhǔn)解理及沿晶斷裂為一體的混合型斷裂,固溶處理并未改變合金的斷裂形態(tài)而均勻化

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