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面向生物医用的镁合金材料的制备与加工

作　者: 李江委
导　师: 管仁国
学　校: 东北大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 生物医用材料镁合金均匀化退火挤压轧制时效处理
分类号: TG146.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本世纪生物医用材料迅猛发展,其中镁合金作为生物医用材料有诸多优于其他金属材料的性能。本论文以制备适于生物医用的镁合金材料为目的,以Mg-Mn和Mg-Zr合金为基础,添加Ca、Zn合金元素,制备适于生物医用材料的MZ1和MZ2合金锭坯,通过对合金锭坯组织的分析,优化合金成分,确定MZ1和MZ2镁合金的成分。将MZ1和MZ2合金锭坯进行均匀化退火后,分别进行挤压、轧制加工成形,对加工工艺进行优化,制备出适于生物医用的镁合金棒材、板材。通过合理的热处理工艺制度,改善镁合金板材的综合力学性能,制备出满足力学性能要求的镁合金生物医用材料。主要工作和研究成果如下：(1)根据生物相容性要求并通过分析铸锭组织,优化合金成分,确定了MZ1和MZ2合金生物材料的最佳成分配比。(2)研究了铸锭工艺参数对镁合金组织的影响,确定了最佳铸造工艺参数：浇注温度700℃,冷却水流量5L/min。在此工艺制度下铸锭组织均匀、圆整,晶粒细小。(3)均匀化退火能消除铸锭组织晶内偏析,使合金元素分布均匀,改善合金铸锭的加工性能。通过对比不同均匀化制度下的组织,发现在铸锭组织不发生明显长大的条件下,温度越高,均匀化所用的时间越短,合金晶界上化合物更细小而弥散,合金的塑性更好。确定MZ1合金的均匀化退火的最佳工艺参数：退火温度为410℃；退火时间为8h；MZ2合金的均匀化退火的最佳工艺参数：退火温度为410℃；退火时间为16h。(4)通过MZ1合金进行挤压成形实验研究,确定最佳挤压工艺参数：挤压温度350℃,挤压比为10,挤压速度20mm/s,在上述工艺条件下成功制备Φ29mm的合金棒材。(5)通过研究轧制工艺参数对MZ2合金板材组织的影响规律,确定道次间退火温度为380℃、350℃、320℃,由高温到低温分阶段对合金锭坯进行轧制。道次压下量控制在10%～20%,制备出了1.0mm厚适合生物医用材料的镁合金板材。(6)研究了不同时效制度对MZ1和MZ2合金加工组织及性能的影响。确定MZ1合金最佳时效工艺参数为：时效温度175℃,时效时间12h,合金的抗拉强度可达270MPa,延伸率为8.72%；确定MZ2合金最佳时效工艺参数为：时效温度170℃,时效时间12h,合金的抗拉强度可达320MPa,延伸率为19.2%。

面向生物医用的镁合金材料的制备与加工

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