血管支架用超细晶Mg-Zn-Y-Nd合金组织及性能的研究

发布时间：2017-05-12 06:07

  本文关键词：血管支架用超细晶Mg-Zn-Y-Nd合金组织及性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：往复挤压（CEC）作为一种新型大塑性变形（SPD）技术，在超细晶金属材料制备方面表现出很大的应用潜力。本文以拥有自主知识产权的血管支架用Mg-Zn-Y-Nd合金为研究对象，采用已经发展较为成熟的等通道转角挤压（ECAP）技术和正在快速发展的CEC技术，通过这两种SPD工艺来制备细晶镁合金，并采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、室温拉伸实验、高温拉伸实验、动电位极化曲线测试、体外腐蚀实验等测试手段，对SPD变形过程中晶粒细化的主要机制、加工前后室温力学性能的变化情况、超细晶镁合金的超塑性变形行为以及其在模拟体液（SBF）中的降解行为进行详细研究。 微观组织观察结果表明，CEC对Mg-Zn-Y-Nd合金具有强烈的细化作用，细化后的显微组织呈均匀的等轴晶，部分第二相颗粒沿着晶界呈条状团簇分布，同时部分固溶析出的第二相颗粒晶粒极为细小（甚至达到纳米级），均匀分布在晶粒内部；ECAP试样同样呈现出等轴晶组织，但由于变形温度过高发生动态再结晶的晶粒长大现象，第二相颗粒较为均匀的分布在基体内和晶界上，并未形成团簇状，部分第二相颗粒沿着挤压方向有一定的方向性；而正挤压10~15μm大晶粒周围被发生动态再结晶的3~5μm小晶粒所包围，显微组织不均匀，第二相颗粒在合金中平行于挤压方向呈条带状团簇分布。 研究发现，CEC Mg-Zn-Y-Nd合金主要是通过合金发生完全动态再结晶从而细化晶粒，而第二相种类和数量的增多对于促进镁合金在挤压变形过程中的组织细化非常有效。 室温力学性能实验表明，具有超细晶组织的CEC试样的抗拉强度为297MPa，高于ECAP试样的239MPa和正挤压试样的280MPa，遵循经典的Hall-petch公式。ECAP试样屈服强度大幅度下降表明，变形温度对屈服强度的影响要比抗拉强度明显，ECAP试样与正挤压、CEC试样相比屈服强度下降幅度高于50%，抗拉强度的下降小于20%。 特别值得注意的是经过CEC和ECAP加工后，Mg-Zn-Y-Nd合金的伸长率有了显著提高，分别达到了29.4%和30.1%。Mg-Zn-Y-Nd合金塑性的改善主要在于断裂方式的改变。正挤压态试样的断裂方式为穿晶断裂，ECAP和CEC试样的断裂方式是沿第二相与基体界面或晶界断裂，而在ECAP试样中发现大量孪晶表明其变形主要是通过孪晶和滑移的相互作用。 高温拉伸实验结果表明，CEC超细晶Mg-Zn-Y-Nd合金在温度为250~350℃，，应变速率为1×104s1~1×102s1范围内具备优异的超塑性，当温度升高到350℃，应变速率降低到1×104s1时，获得最大伸长率447%，在此变形条件下的m值为0.424，说明在此条件下的变形机制主要为晶界滑动。 体外腐蚀实验表明，三种挤压工艺的自腐蚀电位递增的顺序为正挤压＜ECAP＜CEC，CEC初始腐蚀倾向最小；经过720h浸泡实验CEC试样表面腐蚀形貌呈现均匀腐蚀特征，平均腐蚀速度大约为1.0837mm/year。CEC技术成功的提高了血管支架用Mg-Zn-Y-Nd合金的耐腐蚀性。
【关键词】：镁合金 等通道转角挤压 往复挤压 超塑性 模拟体液
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG146.22;R318.08
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 目录9-12
• 图和附表清单12-13
• 1 绪论13-26
• 1.1 镁合金血管支架国内外研究现状及应用前景14-17
• 1.2 大塑性变形技术17-21
• 1.2.1 等通道转角挤压（ECAP）18-19
• 1.2.2 往复挤压（CEC）19
• 1.2.3 高压扭转（HPT）19-20
• 1.2.4 搅拌摩擦加工（FSP）20-21
• 1.2.5 累积叠轧（ARB）21
• 1.3 超塑性变形21-23
• 1.3.1 超塑性发展历史21-22
• 1.3.2 镁合金超塑性变形研究现状及进展22-23
• 1.4 选题意义、研究内容及技术路线23-26
• 1.4.1 选题意义23-24
• 1.4.2 研究内容24-25
• 1.4.3 技术路线25-26
• 2 实验设备及方法26-34
• 2.1 实验材料26
• 2.2 大塑性变形工艺26-29
• 2.2.1 等通道转角挤压26-28
• 2.2.2 往复挤压28-29
• 2.3 微观组织观察及分析29-30
• 2.3.1 金相显微组织29
• 2.3.2 扫描电镜29-30
• 2.4 力学性能测试30-31
• 2.4.1 室温拉伸试验30
• 2.4.2 高温拉伸试验30-31
• 2.5 腐蚀性能测试31-34
• 2.5.1 动电位极化曲线测试32
• 2.5.2 腐蚀速度测试32-34
• 2.5.2.1 析氢实验32-33
• 2.5.2.2 失重测试33-34
• 3 超细晶 Mg-Zn-Y-Nd 合金组织演变及室温力学性能研究34-48
• 3.1 大塑性变形后 Mg-Zn-Y-Nd 合金的组织演变34-43
• 3.1.1 ECAP Mg-Zn-Y-Nd 合金晶粒尺寸、形貌的演变34-35
• 3.1.2 CEC Mg-Zn-Y-Nd 合金晶粒尺寸、形貌的演变35-37
• 3.1.3 大塑性变形过程中第二相形貌及分布37-39
• 3.1.4 超细晶镁合金的细化机制39-43
• 3.2 大塑性变形后 Mg-Zn-Y-Nd 合金室温力学性能与断裂行为研究43-45
• 3.2.1 Mg-Zn-Y-Nd 合金室温力学性能43-44
• 3.2.2 Mg-Zn-Y-Nd 合金室温断裂行为研究44-45
• 3.3 晶粒大小、第二相及孪晶对 Mg-Zn-Y-Nd 合金室温伸长率影响45-48
• 4 Mg-Zn-Y-Nd 合金的超塑性力学特征及变形机制48-59
• 4.1 Mg-Zn-Y-Nd 合金超塑性变形的力学特征48-55
• 4.1.1 正挤压 Mg-Zn-Y-Nd 合金超塑性变形的力学特征49-52
• 4.1.2 CEC Mg-Zn-Y-Nd 合金超塑性变形的力学特征52-55
• 4.2 超细晶 Mg-Zn-Y-Nd 合金超塑性变形机制探讨55-59
• 5 超细晶 Mg-Zn-Y-Nd 合金在 SBF 中腐蚀行为研究59-67
• 5.1 动电位极化曲线测试59-60
• 5.2 Mg-Zn-Y-Nd 合金腐蚀速度的测定60-63
• 5.2.1 析氢实验60-61
• 5.2.2 失重测试61-63
• 5.3 SBF 浸泡后试样表面腐蚀形貌观察63-65
• 5.3.1 宏观形貌63
• 5.3.2 微观形貌63-65
• 5.4 超细晶 Mg-Zn-Y-Nd 合金生物腐蚀机理的讨论65-67
• 6 结论67-69
• 6.1 主要结论67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-75
• 致谢75-76
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 ;Microstructure and mechanical properties of ZE10 magnesium alloy prepared by equal channel angular pressing[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2009年05期

2 陈华;赵仙先;;生物可降解镁合金支架研究现状[J];介入放射学杂志;2011年01期

  本文关键词：血管支架用超细晶Mg-Zn-Y-Nd合金组织及性能的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：358931