时效处理对Mg-4Zn合金微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响

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1、学校代号10532学号S151301173分类号TG146.2密级公开硕士学位论文时效处理对Mg-4Zn合金微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响学位申请人姓名周博培养单位材料科学与工程学院导师姓名及职称陈吉华副教授学科专业材料科学与工程研究方向铝合金、镁合金及金属基复合材料论文提交日期2018年5月10日学校代号：10532学号：S151301173密级：公开湖南大学硕士学位论文时效处理对Mg-4Zn合金微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响学位申请人姓名：周博导师姓名及职称：陈吉华副教授培养单位：材料科学与工程学院专业名称：材料科学与

2、工程论文提交日期：2018年5月10日论文答辩日期：2018年5月29日答辩委员会主席：张福全教授EffectsofAgingTreatmentonMicrostructurePropertiesandCorrosionResistanceofMg-4ZnAlloybyZhouBoB.E.(HeilongjiangUniversityofScienceandTechnology)2014AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMastero

3、fEngineeringinMaterialsScienceintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorViceProfessorChenJihuaMay,2018时效处理对Mg-4Zn合金微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响摘要镁合金具有优异的生物相容性、力学相容性和可在人体内降解等特点，在硬组织植入物和血管内植入物等领域具有广阔的应用前景。但镁的电极电位较低，导致其在人体体液中易被腐蚀，并在组织愈合前失去力学支撑作用。因此，提高镁合金的耐蚀性能对于扩展其应用范围具有重大的理论意义和实

4、际应用价值。大量研究表明，材料的微观组织对其耐腐蚀性能具有重大影响，但它们之间的具体联系尚不清楚。本论文系统地研究了时效处理对轧制态Mg-4Zn合金微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响，目的在于保证合金具有较好综合力学性能的基础上进一步提高其耐蚀性，并构建耐蚀性与微观组织之间的相关性。主要研究结果如下：(1)采用高应变速率轧制制备了细晶Mg-4Zn合金板材。轧制态合金具有细小均匀的动态再结晶组织特征，平均晶粒尺寸为3μm，局部区域存在位错，析出相主要依附于位错形核长大。(2)研究了时效工艺对Mg-4Zn变形合金微观组织和力学性能的影响

5、。结果表明：单级和双级时效均能有效地改善合金强度，其中双级时效比单级时效更显著，可归因于析出相更为细小、均匀。时效处理显著降低了合金的位错密度。70C×10h预时效处理形成了大量的G.P.I和G.P.II区能有效地提高时效析出动力、缩短达到峰值时效时间。70C×10h+160C×7h峰值时效态合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为296MPa、231MPa、23.7%。(3)研究了时效工艺对Mg-4Zn变形合金耐生体腐蚀性能和剩余抗拉强度的影响。结果表明：合金的腐蚀方式为局部腐蚀，具体表现为丝状腐蚀与点状腐蚀相结合；随着时效时间

6、的延长，合金的耐蚀性能和剩余抗拉强度均呈现先升高后降低的趋势。适当的单级和双级时效均能有效地改善合金的耐生体腐蚀性能，且双级时效更明显，其中70C×10h+160C×2h时效态合金具有最佳的耐蚀性和最高的剩余抗拉强度，在Hank's溶液浸泡7d的质量损失为14.7mg，比轧制态合金降低46.4%，剩余抗拉强度达到257MPa。(4)提出合金中位错密度低且G.P.区和β1'相呈细小、均匀分布时可以获得优异的耐生体性腐蚀能，70C×10h+160C×2h时效态Mg-4Zn合金在Hank's溶液浸泡27天失重速率为0.28mg/cm

7、/d，比轧制态合金降低47.2%。关键词：Mg-4Zn合金；时效处理；微观组织；析出相；耐腐蚀性能II硕士学位论文AbstractMagnesiumanditsalloyhaveexcellentbiocompatibility,mechanicalcompatibilityandbiodegradability,whichmakethemhavebroadapplicationprospectsinthefieldofhardtissueandvascularimplants.However,thelowerpotentialofm

8、agnesiumcausesittobeeasilycorrodedinthehumanfluid,aswellasthelostofthemechanicalsupportbeforethetissueheals.Th