血管支架用超細(xì)晶Mg-Zn-Y-Nd合金組織及性能的研究.pdf

1、往復(fù)擠壓(CEC)作為一種新型大塑性變形(SPD)技術(shù)，在超細(xì)晶金屬材料制備方面表現(xiàn)出很大的應(yīng)用潛力。本文以擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的血管支架用Mg-Zn-Y-Nd合金為研究對(duì)象，采用已經(jīng)發(fā)展較為成熟的等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)技術(shù)和正在快速發(fā)展的CEC技術(shù)，通過這兩種SPD工藝來制備細(xì)晶鎂合金，并采用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、室溫拉伸實(shí)驗(yàn)、高溫拉伸實(shí)驗(yàn)、動(dòng)電位極化曲線測(cè)試、體外腐蝕實(shí)驗(yàn)等測(cè)試手段，對(duì)SPD變形過程中晶粒細(xì)化

2、的主要機(jī)制、加工前后室溫力學(xué)性能的變化情況、超細(xì)晶鎂合金的超塑性變形行為以及其在模擬體液(SBF)中的降解行為進(jìn)行詳細(xì)研究。
　　微觀組織觀察結(jié)果表明，CEC對(duì)Mg-Zn-Y-Nd合金具有強(qiáng)烈的細(xì)化作用，細(xì)化后的顯微組織呈均勻的等軸晶，部分第二相顆粒沿著晶界呈條狀團(tuán)簇分布，同時(shí)部分固溶析出的第二相顆粒晶粒極為細(xì)?。ㄉ踔吝_(dá)到納米級(jí)），均勻分布在晶粒內(nèi)部;ECAP試樣同樣呈現(xiàn)出等軸晶組織，但由于變形溫度過高發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象

3、，第二相顆粒較為均勻的分布在基體內(nèi)和晶界上，并未形成團(tuán)簇狀，部分第二相顆粒沿著擠壓方向有一定的方向性;而正擠壓10～15μm大晶粒周圍被發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的3～5μm小晶粒所包圍，顯微組織不均勻，第二相顆粒在合金中平行于擠壓方向呈條帶狀團(tuán)簇分布。
　　研究發(fā)現(xiàn)，CECMg-Zn-Y-Nd合金主要是通過合金發(fā)生完全動(dòng)態(tài)再結(jié)晶從而細(xì)化晶粒，而第二相種類和數(shù)量的增多對(duì)于促進(jìn)鎂合金在擠壓變形過程中的組織細(xì)化非常有效。
　　室溫力學(xué)性能實(shí)

4、驗(yàn)表明，具有超細(xì)晶組織的CEC試樣的抗拉強(qiáng)度為297MPa，高于ECAP試樣的239MPa和正擠壓試樣的280MPa，遵循經(jīng)典的Hall-petch公式。ECAP試樣屈服強(qiáng)度大幅度下降表明，變形溫度對(duì)屈服強(qiáng)度的影響要比抗拉強(qiáng)度明顯，ECAP試樣與正擠壓、CEC試樣相比屈服強(qiáng)度下降幅度高于50％，抗拉強(qiáng)度的下降小于20％。
　　特別值得注意的是經(jīng)過CEC和ECAP加工后，Mg-Zn-Y-Nd合金的伸長(zhǎng)率有了顯著提高，分別達(dá)到了29.

5、4％和30.1％。Mg-Zn-Y-Nd合金塑性的改善主要在于斷裂方式的改變。正擠壓態(tài)試樣的斷裂方式為穿晶斷裂，ECAP和CEC試樣的斷裂方式是沿第二相與基體界面或晶界斷裂，而在ECAP試樣中發(fā)現(xiàn)大量孿晶表明其變形主要是通過孿晶和滑移的相互作用。
　　高溫拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CEC超細(xì)晶Mg-Zn-Y-Nd合金在溫度為250～350℃，應(yīng)變速率為1×10-4s-1～1×10-2s-1范圍內(nèi)具備優(yōu)異的超塑性，當(dāng)溫度升高到350℃，應(yīng)變速