文档介绍：镁钙锌合金成形温度控制及
医用力学改性研究
学生:郭成功
指导老师:刘德学
本科毕业论文
镁钙锌合金细管是用于心血管修复支架系统的主要结构组件,开发性能优越、具有良好生物相容性的新型植入可降解镁合金超细管,是研发心血管修复支架系统的关键工艺环节。
。
,中科院金属研究所也开展了镁及镁合金的植入实验,获得了很好的预期效果。
,国内外没有具体应用的例子。

意义:
现状:
目的:通过研究镁钙锌合金成形温度控制,研究细晶强化对于合金的医用力学改性效果。
内容:

(DSC测试)

(a)棒材挤压模具
(b)管材挤压模具
图a是棒材挤压模具,此模具采用多种加热保温系统。是本次实验的工艺改进之处。图b是管材挤压模具,管材挤压坯料散热快,采用整体加热。
模具加热与温度控制系统

镁锌合金相图
上图为镁锌合金相图,由相图可知,%时,其固相线温度为540℃.即Mg--℃。
挤压棒材的DSC曲线
当对其进行加热时,℃时有一吸热峰,℃时有一放热峰。即说明该合金在此温度区间内有相变发生。因此,镁钙锌合金的成形温度应该在380℃左右。

镁钙锌合金的金相显微组织

从图可以看出镁合金在热挤压变形后组织得到显著改善,这主要是因为在热挤压过程中发生了二次相弥散析出,经二次管材挤压后晶粒进一步得到细化,说明此时合金组织发生了完全动态再结晶。
(a)铸态(b)棒材挤压态(c)管材挤压态
拉伸实验

表1为Mg--、棒材挤压态力学测试结果,合金经棒材挤压后其屈服强度从铸态的187MPa提高到222MPa,抗拉强度从铸态的206MPa提高到291MPa。关系图更直观地描述了这种趋势。
屈服强度(Mpa)
抗拉强度(Mpa)
延伸率(%)
铸态
187
206

棒材挤压态
222
291
26
表1力学拉伸性能力学性能关系图
腐蚀实验及腐蚀形貌
(a)铸态浸泡3天(b)一次挤压态浸泡3天
铸态镁钙锌合金发生了局部腐蚀,且表面的腐蚀孔洞随腐蚀时间的增长而增大,腐蚀坑更密集;挤压态试样横截面腐蚀较轻,腐蚀坑较少较浅。表明通过热挤压发生细晶强化后镁钙锌合金的耐蚀性得到显著提高。

(1)以温度为核心要素优化工艺,能明显改善合金塑性,提升棒(管)材挤压成功率。
(2)结合相图分析、挤压实验和DSC分析,镁钙锌合金的合理成形温度为380℃左右。
(3)通过金相观察,热挤压能够很大程度发生细晶强化,改善微观组织。
(4)通过力学测试发现,细晶强化后镁钙锌合金的力学性能、塑性得到极大的改善。
(5)通过腐蚀实验发现,经过热挤压后镁钙锌合金的耐蚀性得到显著提高。