Mg-Zn-Mn-Ca合金的組織及力學(xué)性能研究.pdf

1、鎂合金以其良好的生物相容性和可降解性等獨特的優(yōu)勢越來越受到世界范圍內(nèi)生物材料工作者的重視,并進行了大量的研究,醫(yī)用鎂合金展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。本研究選擇了具有良好生物特性的Zn、Mn和 Ca作為合金元素,在氣氛保護的條件下制備12組鎂合金,并使用正擠壓對鎂合金進行改性。對鑄態(tài)和擠壓態(tài)合金的顯微組織進行了研究,并分別測試了鑄態(tài)和擠壓態(tài)合金的力學(xué)性能。得到的主要結(jié)論有:
　　(1)2號合金Mg-1.0Zn-1.0Mn和4號合金Mg-

2、2.5Zn-0.8Mn,其相組成為α-Mg+Mg7Zn3+α-Mn。1號合金Mg-0.5Zn-1.0Mn-0.6Ca、7號合金Mg-0.5Zn-0.4Mn-0.8Ca和9號合金Mg-2.0Zn-0.2Mn-1.0Ca的相組成為α-Mg+Ca2Mg6Zn3+Mg2Ca。3號合金Mg-2.0Zn-0.8Mn-0.6Ca、5號合金Mg-3.0Zn-0.6Mn-0.8Ca、6號合金Mg-4.0Zn-0.6Mn-0.2Ca、8號合金Mg-1.0Z

3、n-0.4Mn-0.2Ca、10號合金Mg-2.5Zn-0.2Mn-0.4Ca、11號合金Mg-3.0Zn-1.0Ca和12號合金Mg-4.0Zn-0.4Ca的相組成為α-Mg+Ca2Mg6Zn3。Ca在1、7和9號鑄態(tài)合金中對晶粒的細化作用強于Zn對晶粒的細化作用,其余組鑄態(tài)合金中Zn比Ca的晶粒細化作用強。擠壓態(tài)鎂合金中的1、2、4、5、7和8號合金發(fā)生了不完全動態(tài)再結(jié)晶,微觀組織是由等軸晶和被拉長的晶粒構(gòu)成的。其余組合金發(fā)生了完全

4、的動態(tài)再結(jié)晶,其微觀組織為細小的等軸晶。
　　(2)通過單指標方差分析,可以知道鑄態(tài)鎂合金的維氏硬度的壓痕位置因素對維氏硬度的影響不顯著,每一組合金的維氏硬度值均具有可加性。經(jīng)過擠壓變形處理之后,合金的維氏硬度均有不同程度的升高,并且鑄態(tài)和擠壓態(tài)鎂合金的維氏硬度所表現(xiàn)的趨勢幾乎一致,都是同時增大或者同時減小?？估瓘姸扰c伸長率、屈服強度和伸長率、抗壓強度和壓縮率則均表現(xiàn)出反比例增長的基本趨勢。12組擠壓態(tài)鎂合金的斷口形貌同時表現(xiàn)出了

5、脆性斷裂和韌性斷裂兩種斷裂特征,屬于混合斷裂機制。
　　(3)合金元素通過細晶強化、固溶強化和第二相強化等強韌化機制,來提升鑄態(tài)鎂合金的維氏硬度。Zn、Mn和Ca三個合金元素對鑄態(tài)鎂合金的維氏硬度和擠壓態(tài)鎂合金的綜合力學(xué)性能的影響均是隨著合金元素含量的不斷升高,其性能不斷提升,但提升的幅度有所不同。
　　(4)根據(jù)12組鎂合金的相組成,分別建立了合金元素對鑄態(tài)合金的維氏硬度、擠壓態(tài)合金的綜合力學(xué)性能、鑄態(tài)和擠壓態(tài)合金綜合性能