挤压镁和mg-znmn镁合金的制备及组织性能的研究

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1、万方数据国内图书分类号：TGl46．22国际图书分类号：3l西南交通大学研究生学位论文挤压镁和Mg—Zn／Mn镁合金的制备及组织性能的研究年级2QQ鱼级姓名奎蟹申请学位级别蝗±专业挝料堂指导老师黄植数援二零一四年十二月万方数据ClassifiedIndex：TGl46．22U．D．C：3lSouthwestJiaotongUniversityDoctorDegreeDissertationPREPIAI乙订ION，STRUCTUREANDPROPERTIESOFEXTRUDEDM队GNESIUMANDMg-Zn／MnMAGNSIUMALLOYGrade：2006Candidate：ZhiLiA

2、cademicDegreeAppliedfor：DoctorDegreeSpeciality：MaterialSeieneeSupervisor：NanHuangDecember2014万方数据西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密囱，使用本授权书。(请在以上方框内打“√”)学

3、位论文作者签名：茅锣指导日期：2．c,／Y．丘罗万方数据西南交通大学博士学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：1．通过合金化制备了Mg—Zn系和Mg一1Mn-0．1RE生物可降解镁合金。系统地研究了镁及其合金的显微组织和力学性能，探明挤压比和挤压温度对镁及其合金室温力学性能影响的规律，优化了常规挤压工艺，使挤压态镁及其合金获得了

4、较好的力学性能，为生物医用可降解镁基材料的研究开发，实现临床应用提供依据。2．通过浸泡和电化学方法研究了镁及其合金在Hanks’溶液中的腐蚀行为，探明了RE元素对镁合金腐蚀行为的影响。从加工工艺和显微组织讨论了镁及其合金的腐蚀性能，揭示了Mg．Zn系和Mg．1Mn．0．1RE合金的腐蚀机理。3．从挤压道次、路径和温度研究了等通道挤压变形对镁及其合金的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。获得了较好的挤压温度参数，铸态镁以A路径在360℃挤压4道次后耐蚀性能最好，经360℃挤压1道次后在200℃挤压3道次镁的力学性能最佳。铸态镁经C路径变形后镁的晶粒更细小均匀，但经A路径后镁的综合力学性能和耐腐

5、蚀性能优于C路径。学位论文作者签名：参锣日期：z夕／f,丘矿万方数据西南交通大学博士研究生学位论文第1页摘要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

6、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一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’溶液中耐腐蚀越好。镁的腐蚀速率可通过减少Fe含量、细化晶粒等方法进行控制。合金化能有效细化晶粒，在Mg中

7、加入2wt．％Zn后，比铸态镁的晶粒更细小均匀，提高了耐腐蚀性能；在Mg．2Zn镁合金中加入0．1wt．％RE后，进一步细化了铸态ZE20镁合金晶粒。2．挤压温度对ZE20镁合金的腐蚀性能影响明显。铸态ZE20镁合金分别在230。C、280℃和330℃经常规挤压后，合金在330℃时晶粒尺寸最小，约为71．tm，力学性最佳能，其屈服强度、抗拉强度、延伸率分别为160MPa、272MPa、12．8％；