挤压镁和Mg-Zn/Mn镁合金的制备及组织性能的研究

发布时间：2021-07-28 19:31

　　镁基生物材料具有良好的生物相容性和可降解性,是一种理想的人体植入材料,目前用于血管支架和骨内固定材料方面的生物可降解研究已取得了较大进展。但镁及其合金由于其力学性能较低、在人体内降解速度过快进而导致其力学性能消失,已成为限制其在生物医用领域应用的最大障碍。因此,提高镁及其合金的力学性能和耐腐蚀性能已成为科学家们研究的热点之一合金化和变形等加工处理是提高镁基生物材料力学性能和耐腐蚀性能的有效手段。论文首先从杂质Fe含量、变形状态等方面研究了镁在Hanks’溶液中的腐蚀规律；然后采用合金化的方法,利用生物相容性能较好的Zn和Mn元素以及微量的稀土元素（RE）制备Mg-Zn系和Mg-Mn-RE合金；最后采取了常规挤压和等通道挤压（ECAP）两种方法,对比研究了常规挤压和等通道挤压对镁及其合金微观组织、力学性能和腐蚀性能的影响。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X-射线衍射仪分析了材料的微观组织。用电子万能材料试验机和微观硬度测试仪测试了材料的室温力学性能。用电化学和体外浸泡试验系统检测了材料的腐蚀行为。所得结论具体内容如下：1.镁中Fe元素含量越低,镁晶粒越细小,镁在Hanks’溶液中耐腐蚀越... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景意义
    1.2 镁及其合金的基本特性
        1.2.1 物理特性
        1.2.2 晶体特性
        1.2.3 力学性能
        1.2.4 化学性质
    1.3 镁及其合金研究现状
        1.3.1 镁及其合金的强化途径
        1.3.2 镁及其合金的强化元素
        1.3.3 镁及其合金的生物腐蚀
    1.4 本文研究目标、研究内容与技术路线
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线
第2章 实验材料、工艺和方法
    2.1 实验材料、仪器和设备
    2.2 镁合金的制备
        2.2.1 镁合金的成分
        2.2.2 镁及其合金的熔炼
    2.3 镁合金的热处理
    2.4 镁及其合金的挤压
        2.4.1 常规挤压
        2.4.2 等通道挤压
    2.5 镁及其合金的微观组织观察
        2.5.1 金相组织
        2.5.2 扫描电镜
        2.5.3 晶粒度的测量
        2.5.4 X射线衍射分析
    2.6 镁及其合金的力学性能测试
        2.6.1 抗拉强度
        2.6.2 抗弯强度
        2.6.3 硬度测试
    2.7 镁及其合金的腐蚀性能测试
        2.7.1 析氢测试法
        2.7.2 重量损失法
        2.7.3 电化学测试法
第3章 Mg-Zn系镁合金的组织与性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验方法
    3.3 Mg-Zn系镁合金的微观组织
        3.3.1 铸态的微观组织
        3.3.2 均匀化态的微观组织
        3.3.3 挤压态的微观组织
    3.4 Mg-Zn系镁合金的力学性能
        3.4.1 XRD分析
        3.4.2 铸态镁合金的力学性能
        3.4.3 添加稀土对镁合金力学性能的影响
        3.4.4 挤压温度对镁及其合金力学性能的影响
    3.5 Mg-Zn系镁合金的腐蚀降解性能
        3.5.1 腐蚀速率测试结果
        3.5.2 电化学腐蚀分析
        3.5.3 腐蚀形貌
    3.6 本章小结
第4章 Mg和Mg-Mn-RE镁合金的组织与性能
    4.1 引言
    4.2 实验方法
    4.3 Mg与Mg-Mn-RE合金的微观组织
    4.4 Mg-Mn-RE合金的力学性能
        4.4.1 XRD分析
        4.4.2 挤压比对镁合金力学性能的影响
        4.4.3 镁及其合金强化机制分析
    4.5 Mg和Mg-Mn-RE镁合金的腐蚀降解性能
        4.5.1 铁含量对镁腐蚀的影响
        4.5.2 挤压工艺不同对镁腐蚀的影响
        4.5.3 挤压比对腐蚀性能的影响
        4.5.4 电化学腐蚀分析
        4.5.5 腐蚀形貌和腐蚀产物
    4.6 本章小结
第5章 Mg和Mg-Zn镁合金的等通道挤压研究
    5.1 引言
    5.2 实验方法
    5.3 铸态镁等通道挤压的组织与力学性能
        5.3.1 铸态镁等通道挤压变形的形貌
        5.3.2 等通道挤压对铸态镁微观组织的影响
        5.3.3 等通道挤压对铸态镁力学性能的影响
    5.4 挤压态镁及其合金等通道挤压的组织与力学性能
        5.4.1 等通道挤压对挤压态镁及其合金微观组织的影响
        5.4.2 等通道挤压对挤压态镁及其合金力学性能的影响
    5.5 镁及其合金等通道挤压的腐蚀降解性能
        5.5.1 挤压路径对镁腐蚀速率的影响
        5.5.2 挤压道次对镁及其合金腐蚀速率的影响
        5.5.3 挤压温度对镁腐蚀速率的影响
    5.6 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土元素对镁合金力学性能影响的研究进展[J]. 张丁非,谌夏,潘复生,蒋璐瑶,胡光山,余大亮.  功能材料. 2014(05)
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[4]挤压温度对Mg-Zn-Mn生物镁合金组织与腐蚀性能的影响[J]. 周世杰,黄楠,龚旭,景凤娟,游天雪.  热加工工艺. 2013(18)
[5]Zn对铸态及ECAP态Mg15Al合金组织与性能的影响[J]. 郭玉玲,王伟伟,谢超华,王红霞,曹晓卿.  塑性工程学报. 2013(04)
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[9]AZ31镁合金等通道转角挤压工艺优化与实验研究[J]. 刘婷,徐淑波,任国成,景财年.  燕山大学学报. 2013(02)
[10]铸态和挤压变形态Mg-Zn-Al-Re镁合金的室温和高温力学性能[J]. 张静,袁付庆,黄浩.  稀有金属材料与工程. 2013(03)

博士论文
[1]Sn和Ce对Mg-Zn-Mn高强变形镁合金组织和性能的影响[D]. 齐福刚.重庆大学 2012



本文编号：3308506