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纯镁丝材拉拔工艺及在模拟体液中的腐蚀行为研究

作　者: 付婧怡
导　师: 房文斌；孙宏飞
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 纯镁丝材冷拉拔模拟体液腐蚀显微组织力学性能
分类号: TG359
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

镁具有很高的比刚度和比强度,良好的散热性能、减振性能和电磁屏蔽性能等优良的综合性能,因而在航空航天、汽车以及3C产品领域有广阔的应用前景。由于镁在室温下的塑性变形能力较差,因此有关镁及其合金丝材拉拔变形的研究很少,但是丝材在国民经济中却发挥着重要作用。镁及其合金作为现有金属生物材料的新一代产品所表现出了优势与潜力,根据镁的耐蚀性能较差的特点,有望将其发展成为生物医用可消溶植入材料及器件。针对镁的这些特点本文研究了纯镁丝材的室温冷拉拔和中高温退火工艺过程,并将得到的丝材在模拟体液中进行腐蚀实验,研究了生理环境和晶粒尺寸对纯镁丝材的腐蚀影响。分析了挤压制坯过程中的挤压参数对丝材拉拔中显微组织和力学性能的影响,摸索最佳挤压工艺为后续的拉拔奠定理论基础;分析了拉拔中显微组织的演变和力学性能的变化情况,同时初步探索了退火工艺对丝材组织的影响,摸索最佳拉拔-退火工艺。还分析了纯镁丝材在不同模拟体液中的腐蚀行为、不同晶粒尺寸的丝材在相同模拟体液中的腐蚀行为以及腐蚀后丝材的表面形貌和力学性能。拉拔-退火工艺研究发现,丝材的抗拉强度、延伸率随着挤压温度的升高先增大后逐渐减小,挤压温度为100℃的丝材力学性能明显高于室温和200℃的丝材;细化晶粒可以提高丝材强度和硬度,当丝材晶粒达到5~6μm时,抗拉强度可达到238.7MPa,延伸率可达到17.68%;随着冷变形程度的增加丝材的加工硬化效果明显,变形程度达到94.24%时硬度达到73.14HV。腐蚀实验研究发现,纯镁的腐蚀与生物环境的化学成分及浓度有关,在Hank’s人工模拟体液中腐蚀较缓慢,在生理盐水中腐蚀相对较快,且浓度的增加加速腐蚀;细化晶粒可以减缓腐蚀速率,晶粒5~6μm的丝材在0.9% NaCI生理盐水中腐蚀120h的平均腐蚀速率可降到1.64mm/a;丝材表面发生了点蚀,腐蚀的程度及蚀坑大小与腐蚀液的化学成分及浓度有关。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 引言  9
  1.2 镁及镁合金的塑性成形技术  9-11
    1.2.1 挤压技术  9-10
    1.2.2 拉拔技术  10-11
  1.3 镁及镁合金在生物医用上的应用  11-13
    1.3.1 镁作为可消溶材料的优势  11-12
    1.3.2 镁的腐蚀机理  12-13
  1.4 镁及镁合金的国内外研究现状及分析  13-15
    1.4.1 镁及镁合金塑性成形工艺研究  13-14
    1.4.2 镁及镁合金的生物医用研究  14-15
  1.5 选题意义及主要研究内容  15-17
第2章实验方案  17-24
  2.1 实验材料  17
  2.2 实验方案  17-22
    2.2.1 纯镁丝材冷拉拔工艺  17-21
    2.2.2 纯镁丝材在模拟体液中的腐蚀行为  21-22
  2.3 实验设备  22-24
    2.3.1 拉拔实验设备  22
    2.3.2 模拟体液腐蚀实验设备  22
    2.3.3 OLS3000 共聚焦显微镜观察组织  22-23
    2.3.4 室温拉伸实验  23
    2.3.5 SEM分析  23
    2.3.6 硬度测试  23-24
第3章挤压参数对纯镁丝材拉拔工艺的影响  24-44
  3.1 引言  24
  3.2 挤压温度对纯镁丝材拉拔显微组织的影响  24-33
    3.2.1 纯镁丝材拉拔工艺  24-26
    3.2.2 挤压温度对丝材拉拔显微组织的影响  26-33
  3.3 挤压温度对纯镁丝材拉拔力学性能的影响  33-36
  3.4 退火工艺对纯镁丝材显微组织的影响  36-41
    3.4.1 退火温度对纯镁丝材显微组织的影响  36-40
    3.4.2 退火时间对纯镁丝材显微组织的影响  40-41
  3.5 拉拔中的断丝分析  41-43
  3.6 本章小结  43-44
第4章纯镁丝材的拉拔工艺  44-53
  4.1 引言  44
  4.2 纯镁丝材拉拔工艺方案  44-46
  4.3 拉拔工艺对显微组织的影响  46-49
    4.3.1 冷变形组织变化  46-47
    4.3.2 再结晶组织变化  47-49
  4.4 拉拔工艺对力学性能的影响  49-50
  4.5 冷变形程度对纯镁丝材加工硬化的影响  50-51
  4.6 退火态拉伸试样断口分析  51-52
  4.7 本章小结  52-53
第5章纯镁丝材在模拟体液中的腐蚀行为  53-63
  5.1 引言  53
  5.2 纯镁丝材在不同模拟体液中的腐蚀行为  53-55
    5.2.1 纯镁丝材腐蚀后的溶液变化  53-54
    5.2.2 纯镁腐蚀前后的质量变化  54-55
  5.3 不同晶粒的纯镁丝材在模拟体液中的腐蚀行为  55-59
    5.3.1 纯镁丝材腐蚀后的溶液变化  56-57
    5.3.2 纯镁腐蚀前后的质量变化  57-58
    5.3.3 不同表面加工状态的纯镁丝材在模拟体液中的腐蚀  58-59
  5.4 纯镁丝材在模拟体液中的形貌  59-60
  5.5 纯镁丝材在模拟体液中腐蚀的力学性能  60-61
  5.6 本章小结  61-63
结论  63-64
参考文献  64-69
致谢  69

纯镁丝材拉拔工艺及在模拟体液中的腐蚀行为研究

内容摘要

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