具有形状记忆效应的可降解医用Mg-Sc基合金的研发

发布时间：2021-05-14 23:18

　　目前已知的可降解医用镁合金均不具备形状记忆效应,无法满足医用材料智能化的需求,因此本文制备并研究了Mg-19Sc（at.%）以及Mg-（18.75-x）Sc-xGd（x=0,0.25,0.5,1at.%）两种具有形状记忆效应的可降解医用镁合金。本文首先探索了小炉感应熔炼工艺（约20g/炉）,然后通过热挤压、热轧制和相转变热处理得到不同组成相的Mg-Sc合金轧板,最后系统地研究了Mg-Sc基合金的显微组织、马氏体相变温度、腐蚀性能以及细胞毒性,以评价其作为可降解医用材料的可行性。研究发现:通过氧化镁坩埚以及均匀化热处理（670℃保温8h）可以得到杂质含量低、成分基本均匀的感应熔炼铸锭。Mg-19Sc（at.%）合金可以通过690℃保温1h的相转变热处理工艺得到β单相（β-Sc）的显微组织,这是Mg-Sc基合金产生形状记忆效应的必要条件。Mg-18.75Sc、Mg-19Sc（at.%）合金的马氏体相变起始温度分别为-128℃、-183.4℃,Mg-19.5Sc（at.%）合金则低于-245℃,这表明降低β型Mg-Sc合金中的Sc含量可以显著提高合金的马氏体相变起始温度,但仍无法满足临床需求... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 可降解医用镁合金研究现状
        1.2.1 镁合金作为可降解医用材料的优势
        1.2.2 可降解医用镁合金的主要问题和挑战
        1.2.3 可降解医用镁合金最新研究进展
    1.3 Mg-Sc形状记忆合金研究现状
    1.4 形状记忆效应在可降解医用镁合金领域的潜在优势
        1.4.1 形状记忆效应在可降解镁合金血管支架领域的潜在优势
        1.4.2 形状记忆效应在骨内植物领域的潜在优势
    1.5 研究意义及内容
        1.5.1 研究意义
        1.5.2 研究内容
第二章 实验过程及研究方法
    2.1 实验技术路线
    2.2 材料制备
        2.2.1 小炉感应熔炼
        2.2.2 热处理
        2.2.3 热挤压
        2.2.4 热轧制
    2.3 组织性能研究
        2.3.1 显微组织
        2.3.2 马氏体相变温度
        2.3.3 腐蚀性能
        2.3.4 细胞相容性
第三章 Mg-Sc合金制备工艺的探索
    3.1 引言
    3.2 小炉感应熔炼用坩埚的探索
        3.2.1 高纯石墨坩埚
        3.2.2 石英坩埚
        3.2.3 氮化硼坩埚
        3.2.4 氧化镁坩埚
    3.3 均匀化热处理工艺的探索
    3.4 β型Mg-Sc合金轧板的制备
    3.5 本章小结
第四章 Mg-Sc二元合金的显微组织与性能
    4.1 引言
    4.2 β型Mg-Sc二元合金的马氏体相变
    4.3 热处理温度对Mg-19Sc(at.%)合金轧板显微组织的影响
    4.4 热处理温度对Mg-19Sc(at.%)合金轧板腐蚀性能的影响
    4.5 热处理温度对Mg-19Sc(at.%)合金轧板细胞相容性的影响
    4.6 本章小结
第五章 Mg-Sc-Gd三元合金的显微组织与性能
    5.1 引言
    5.2 Mg-Sc-Gd三元合金的显微组织
        5.2.1 Gd的添加对铸态Mg-(18.75-x)Sc-xGd合金显微组织的影响
        5.2.2 Gd的添加对热处理态Mg-(18.75-x)Sc-xGd合金显微组织的影响
    5.3 Mg-Sc-Gd三元合金的马氏体相变
    5.4 Mg-Sc-Gd三元合金的腐蚀性能
    5.5 Mg-Sc-Gd三元合金的细胞相容性
    5.6 本章小结
第六章 主要结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的学术成果



本文编号：3186509