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(dú)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(jìn)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(hù)的條件下制備12組鎂合金,并使用正擠壓對(duì)鎂合金進(jìn)行改性。對(duì)鑄態(tài)和擠壓態(tài)合金的顯微組織進(jìn)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(hào)合金Mg-1.0Zn-1.0Mn和4號(hào)合金Mg-

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

3、n-0.4Mn-0.2Ca、10號(hào)合金Mg-2.5Zn-0.2Mn-0.4Ca、11號(hào)合金Mg-3.0Zn-1.0Ca和12號(hào)合金Mg-4.0Zn-0.4Ca的相組成為α-Mg+Ca2Mg6Zn3。Ca在1、7和9號(hào)鑄態(tài)合金中對(duì)晶粒的細(xì)化作用強(qiáng)于Zn對(duì)晶粒的細(xì)化作用,其余組鑄態(tài)合金中Zn比Ca的晶粒細(xì)化作用強(qiáng)。擠壓態(tài)鎂合金中的1、2、4、5、7和8號(hào)合金發(fā)生了不完全動(dòng)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(dòng)態(tài)再結(jié)晶,其微觀組織為細(xì)小的等軸晶。
　　(2)通過單指標(biāo)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(duì)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(shí)增大或者同時(shí)減小?？估瓘?qiáng)度與伸長率、屈服強(qiáng)度和伸長率、抗壓強(qiáng)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(shí)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(jī)制。
　　(3)合金元素通過細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化等強(qiáng)韌化機(jī)制,來提升鑄態(tài)鎂合金的維氏硬度。Zn、Mn和Ca三個(gè)合金元素對(duì)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(duì)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