可降解WE43镁合金的扭转与降解性能研究

发布时间：2021-04-15 22:35

　　接骨螺钉是临床中治疗骨折常用的植入器械。镁合金因具有可降解特性以及与人骨相匹配的力学性能而有望成为理想的用于接骨螺钉的材料。对镁合金力学性能的研究主要集中在拉伸、压缩、弯曲及疲劳性能等,而骨钉在植入时受到较高的扭转切应力,且在标准中对金属接骨螺钉的扭转性能有明确的要求,但是对镁合金的扭转性能却缺乏较系统的研究。此外,过高的降解速率也会阻碍镁合金植入器械的应用。因而,本文研究组织对镁合金的扭转及降解性能的影响,并探索同时提高镁合金扭转性能和耐蚀性能的方法。本文以挤压态WE43镁合金（Mg-Y-Nd-Zr合金）为初始材料并对其进行不同热处理（固溶处理（T4）、时效处理（T5）和固溶时效处理（T6））,研究热处理后组织对WE43扭转性能的影响,并与其对拉伸性能的影响进行对比,结果表明组织对扭转和拉伸性能的影响不完全一致。晶粒细化提高扭转强度和塑性,第二相提高扭转强度但降低塑性。晶粒尺寸和第二相对拉伸性能的影响与其对扭转性能的影响相似。织构的作用应是导致热处理后WE43的扭转性能与拉伸性能变化不一致的重要因素。时效态WE43具有最高的扭转强度和较高的扭转塑性,同时具有最低的腐蚀速率,其腐蚀速率... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１已应用的镑合金医疗器械或潜在应用：（ａ）心血管支架（德国Ｂｉｏｔｒｏｎｉｋ公司）｜１Ｕ｜；?（ｂ）缝??合线ＨＩ；?（ｃ）?ＭＡＧＮＥＺＩＸ？系列接骨螺钉（德国Ｓｙｎｔｅｌｌｉｘ?ＡＧ公司）ＩＵ｜；?（ｄ）钉板系统（ＪＤＢＭ）ｌｕｌ；??（ｅ）喉部显微手术微夹（纯镁）叫⑴伤口缝合装置（ＷＥ２１）％?（ｇ）骨科植入物Ｒ??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?Ａｌｒｅａｄｙ?ｕｓｅｄ?Ｍｇ?ａｌｌｏｙ?ｍｅｄｉｃａｌ?ｄｅｖｉｃｅｓ?ｏｒ?ｐｏｓｓｉｂｌｅ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ：?（ａ）?

．，ｍｍ，??两通道的夹角＜ｐ和外转角屮均为９０?°，因而通过该模具进行ＥＣＡＰ时的道次应??变量为０．９０７ｔ５７】。在进行ＥＣＡＰ前，首先切出尺寸为（Ｄ１０ｍｍｘｌ２０ｍｍ的ＷＥ４３??棒材，将棒材侧面打磨光滑以减小ＥＣＡＰ时的摩擦。ＥＣＡＰ前在模具通道的侧壁??涂抹Ｍ〇Ｓ２润滑剂并装配模具，然后使模具升温至指定温度。在样品表面涂抹??Ｍ〇Ｓ２并将样品插入通道中保温１５分钟，之后插入冲头并使用最大压力为２５Ｔ的??液压机将样品挤出，ＥＣＡＰ结束后迅速拆开模具并取出样品。每道次ＥＣＡＰ后将??样品重新打磨至０１０ｍｍ并将截面切割水平，之后重复上述步骤进行后续道次的??ＥＣＡＰ。每进行一道次ＥＣＡＰ后将样品顺时针旋转９０。再进行后一道次ＥＣＡＰ，??即ＥＣＡＰ是按照Ｂｅ路径进行。??

?第２章实验材料与方法???其中ｙ为切应变，０?（ｒａｄ）为扭转角，／？和Ｌ分别为试样平行段的半径和长??度（其中尺＝２．５?１〇１爪，／：＝１〇１１１１１１），７：（＂？３）为切应力，７＇（１＾丨１１）为扭矩。??Ｒ５??＾?Ｒ?２．５??Ｉ?［］?－ＥＥＥｆｃ＾ＸＺＥ－＂＂??｜?ｈ－１０Ｈ?卜一ｉ〇——??图２．２扭转试样示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｏｒｓｉｏｎａｌ?ｓｐｅｃｉｍｅｎ．??图２．３扭转性能测试设备（接骨螺钉专用扭转试验机：ＴＴＭ?ＳＯＩ）??Ｆｉｇｕｒｅ?２．３?Ｔｏｒｓｉｏｎａｌ?ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ?ｔｅｓｔｉｎｇ?ｍａｃｈｉｎｅ?（Ｔｏｒｓｉｏｎ?ｔｅｓｔｉｎｇ?ｍａｃｈｉｎｅ?ｆｏｒ?ｂｏｎｅ?ｓｃｒｅｗｓ：??ＴＴＭ?５０１）??２．３．２拉伸力学性能测试??为研究组织对扭转和拉伸力学性能影响的异同，对不同样品的拉伸力学性能??也进行了测试。测试使用的片状拉伸试样如图２．４所示，试样的平行段尺寸为：??２０?ｍｍ＞＜４?ｍｍ＞＜２?ｍｍ。拉伸实验在Ｉｎｓｔｒｏｎ－５５６９万能材料试验机上进行，拉伸速??度为１?ｍｍ／ｍｉｎ。根据测试数据绘出应力－应变曲线并通过曲线获得抗拉强度％、??屈服强度仰和最大拉应变（即延伸率）。拉伸断口通过扫描电镜进行观察。??拉伸试验每组设置三个平行样。??１８??


本文编号：3140210