醫(yī)用高純鎂變形均勻性分析及其對(duì)耐蝕性的影響研究.pdf

1、鎂及其合金因具有良好的生物相容性及生物可降解性，成為目前生物醫(yī)用材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。隨著研究的深入，許多學(xué)者發(fā)現(xiàn)鎂及其合金的腐蝕速率過快，大于了組織的修復(fù)速度，控制鎂及其合金的降解速率是鎂作為生物醫(yī)用材料目前急需解決的問題。塑性變形因可以改善材料的力學(xué)性能成為了近年來的研究熱點(diǎn)，隨著研究的深入，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，塑性變形可以提高材料的耐蝕性，變形均勻性與耐腐蝕性能有著密切的關(guān)系。這意味著可以利用塑性變形在改善材料力學(xué)性能的同時(shí)，通過控制變形均

2、勻性來控制材料的耐腐蝕性能。本文旨在通過擠壓變形，在改善鎂的力學(xué)性能的同時(shí)，研究擠壓變形的均勻性及其對(duì)鎂生物耐腐蝕性能的影響，這對(duì)鎂作為生物醫(yī)用材料有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文以99.95％的高純鎂為研究對(duì)象，借助數(shù)值模擬技術(shù)，采用大型商用軟件DEFORM對(duì)反擠壓過程進(jìn)行有限元分析，分析擠壓比和擠壓溫度對(duì)變形均勻性的影響，并對(duì)試樣進(jìn)行Hank’s溶液浸泡實(shí)驗(yàn)，通過PH值、失重分析、SEM和EDS結(jié)果，分析反擠壓試樣在模擬體液中的

3、耐腐蝕性能，確定耐腐蝕性能與變形均勻性的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，本文深入研究大塑性變形等徑轉(zhuǎn)角擠壓（ECAP）過程中，擠壓道次、擠壓路徑、擠壓溫度、擠壓速度、摩擦系數(shù)對(duì)變形均勻性的影響，并對(duì)反擠壓和ECAP變形均勻性進(jìn)行了對(duì)比分析。
　?。?）通過對(duì)比分析有限元和實(shí)際擠壓過程中的行程-載荷曲線，表明本文所建立的有限元分析模型有效，與實(shí)際實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合度高。
　?。?）通過對(duì)反擠壓過程進(jìn)行有限元分析，得出結(jié)論：反擠壓過程中，擠壓比越小

4、，變形均勻性越好；在擠壓比相同時(shí)，在溫度300℃時(shí)，可以得到最好的變形均勻性。
　?。?）通過模擬體液Hank’s溶液浸泡實(shí)驗(yàn)，得出五種方案的腐蝕速率：ER50(300℃)>ER30(350℃)>ER30(250℃)>ER30(300℃)>ER10(300℃)。由此可知，擠壓比越小耐腐蝕性能越好，在擠壓比相同的情況下，純鎂在300℃時(shí)的耐腐蝕性能相對(duì)較好。
　?。?）通過對(duì)變形均勻性和耐腐蝕性能的結(jié)果分析表明：變形均勻性與耐

5、腐蝕性能有直接的關(guān)系，變形均勻性越好，耐腐蝕性能越好。
　?。?）通過對(duì) ECAP進(jìn)行有限元分析，可知：在四道次之前，增加擠壓道次，可以增加變形均勻性，擠壓在四道次以后，增加擠壓道次，對(duì)變形均勻性的影響不大。
　?。?）通過對(duì)擠壓路徑、擠壓溫度、擠壓速度、摩擦系數(shù)進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)有限元分析，結(jié)果表明：擠壓路徑對(duì)變形均勻性的影響最大；四種擠壓路徑中，BC路徑的變形均勻性最好；摩擦系數(shù)越小，變形均勻性越好；在300℃進(jìn)行擠壓可以得到