医用镁合金的高压扭转组织演变及热压缩变形行为研究

发布时间：2017-04-27 15:26

  本文关键词：医用镁合金的高压扭转组织演变及热压缩变形行为研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为可降解生物材料的镁合金具有优异的生物相容性和力学相容性,已成为医用金属材料领域研究的一个重要方向。然而镁合金塑性和热成形性差的缺点使精密器件加工困难。本实验中试图引进高压扭转法以改善镁合金的性能。结果表明:Mg-0.8Ca%-3%Nd合金由基体相α-Mg、第二相Mg41Nd5和Mg2Ca构成,没有新的相产生,只是该合金的滑移面发生了转变,这种转变使该镁合金的滑移面增多,有利于镁合金的塑性成形。同样,WE43合金中亦没有发生相变,但是其滑移面由锥面滑移向基面滑移转变。随着扭转圈数的增加,Mg-0.8Ca%-3%Nd镁合金中沿晶粒晶界集聚的第二相破碎并趋于均匀化分布,其显微硬度显著增加;WE43镁合金中晶粒明显细化至10圈时的200~300nm。在热加工过程中低层错能的镁合金易发生动态再结晶,因此动态再结晶亦是改善镁合金综合性能的一种有效途径。本文对WE43镁合金进行热压缩试验,并结合热加工图来研究镁合金在不同变形温度和应变速率下的热变形行为,为后续镁合金ECAP处理提供必要的依据。结果表明:该合金的流变应力随着变形温度的升高和应变速率的减小而降低,其流变应力满足双曲正弦本构关系。依据该合金的热加工图和不同变形条件下的组织状态,获得WE43医用镁合金的最佳加工区间为400~450℃/0.003~0.02s-1,在此区域加工时,贡献于合金组织演变的耗散能较大,有利于动态再结晶;经金相组织观察发现,整个合金内部均匀地分布着等轴的动态再结晶小晶粒。
【关键词】：高压扭转 高温压缩 微观组织 显微硬度 流变应力 本构方程 热加工图
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22;R318.08
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 绪论11-24
• 1.1 引言11
• 1.2 生物医用材料及其特性11-12
• 1.3 生物材料的分类12-14
• 1.3.1 生物高分子材料12
• 1.3.2 生物陶瓷材料12
• 1.3.3 生物医用复合材料12-13
• 1.3.4 生物衍生材料13
• 1.3.5 生物医用金属材料13-14
• 1.4 生物医用镁合金的应用14-16
• 1.4.1 医用镁合金的优势14
• 1.4.2 医用镁合金的研究进展14-16
• 1.4.3 镁合金亟待解决的问题16
• 1.5 医用镁合金塑性改性手段16-20
• 1.5.1 大塑性变形技术16-20
• 1.5.2 热加工塑性变形20
• 1.6 镁合金流变形为研究20-22
• 1.6.1 镁合金流变应力曲线与本构关系21
• 1.6.2 组织演变特性21-22
• 1.6.3 热加工图的建立与应用22
• 1.7 课题研究意义及研究内容22-24
• 第2章 实验材料及分析方法24-29
• 2.1 实验材料24
• 2.2 WE43镁合金熔炼准备及熔铸过程24-25
• 2.3 高压扭转实验25-26
• 2.3.1 HPT试样制备25
• 2.3.2 高压扭转设备25-26
• 2.3.3 显微硬度的测试26
• 2.4 镁合金热压缩试验26-27
• 2.4.1 热压缩试样制备及工艺26-27
• 2.4.2 高温压缩实验设备27
• 2.5 合金物相及组织分析27-28
• 2.5.1 金相微观组织观察27-28
• 2.5.2 扫描电镜（SEM）及能谱（EDS）分析28
• 2.5.3 X射线衍射仪（XRD）28
• 2.5.4 透射电子显微镜（TEM）及透射试样制备28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 高压扭转对Mg-0.8Ca-3Nd和WE43医用镁合金组织的影响29-36
• 3.1 引言29
• 3.2 高压扭转前后Mg-0.8Ca-3Nd和WE43镁合金的物相分析29-31
• 3.3 高压扭转对医用Mg-0.8Ca-3Nd合金第二相的影响31-33
• 3.4 高压扭转对医用WE43镁合金微观组织的影响33-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章高压扭转对医用Mg-0.8Ca-3Nd合金力学性能的影响36-41
• 4.1 引言36
• 4.2 高压扭转过程中剪切应变量理论基础36-38
• 4.3 高压扭转过程中Mg-0.8Ca-3Nd合金硬度的演变38-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第5章 WE43医用镁合金高温流变行为研究41-47
• 5.1 引言41
• 5.2 真应力－应变曲线41-43
• 5.3 WE43镁合金本构方程的构建43-45
• 5.4 本章小结45-47
• 第6章 医用镁合金WE43的热加工图47-58
• 6.1 引言47
• 6.2 加工图理论基础47-49
• 6.2.1 动态材料模型47-49
• 6.2.2 Prasad失稳准则49
• 6.3 WE43镁合金热加工图的建立49-53
• 6.3.1 WE43镁合金功率耗散图50-53
• 6.3.2 WE43镁合金加工图53
• 6.4 加工图的分析53-56
• 6.5 本章小结56-58
• 结论58-59
• 参考文献59-64
• 致谢64-65
• 附录A 攻读学位期间发表的学术论文65

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