新型镁合金材料的制备与加工

论文摘要

本世纪医用材料及其制品产业得到了迅猛发展。研究和开发具有自主知识产权的新型医用植入材料,有着广阔的应用前景和巨大的经济效益。本文主要根据镁合金良好的生物相容性、力学相容性、可降解性及无毒性的特点,在纯镁内加入合金元素,根据合金元素的作用及对铸锭组织的影响,优化并确定了镁合金的成分,通过合理的铸锭工艺得到镁合金锭坯,将锭坯进行均匀化处理后进行轧制,得到了表面质量良好的镁合金板材,对板材进行合理的时效热处理,制备了一种可用于骨科植入材料的镁合金材料。主要工作和研究成果有:（1）根据合金在人体内的作用及对镁合金性能的影响,确定了新型Zn-Zr-Ca-Sr医用镁合金的成分为:Mg、Zn、Zr、Ca、Sr。其质量百分含量分别为:Zn元素2wt%-4wt%,Zr元素0.4wt%-0.8wt%,Sr元素0.4wt%-0.6wt%,Ca元素0.8wt%-1.2wt%,Mg为余量;（2）确定铸锭工艺为:浇注温度为680℃-700℃;冷却水流量为5L/min。通过对铸锭均匀化处理,确定均匀化处理制度为:加热温度400℃,保温时间16h。（3）确定轧制工艺为:锭坯加热温度350℃-400℃,轧辊预热温度为150℃-200℃,轧机转速为10r/min。在轧制过程中分别控制初轧道次间变形量为3-10%,总变形量到50%;中轧道次间变形量为10-20%,总变形量到90%;终轧道次间变形量为10%,总变形量为95%时完成轧制,得到厚度为0.9mm的新型Zn-Zr-Ca-Sr医用镁合金板材。（4）确定新型Zn-Zr-Ca-Sr医用镁合金板材的时效制度为:在180℃下保温12h,最终得到了硬度值为60.5HV,抗拉强度为289MPa,延伸率为11.8%的镁合金板材。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 医用材料应用现状
• 1.2.1 医用材料的概念
• 1.2.2 医用材料的要求
• 1.2.3 医用材料的种类及应用
• 1.3 医用镁合金材料的特点
• 1.4 医用镁合金材料的研究现状
• 1.5 本课题的实验目的、意义及预期成果
• 1.5.1 实验意义
• 1.5.2 实验目的
• 1.5.3 实验内容
• 第2章 医用镁合金成分研究
• 2.1 合金成分的选取依据
• 2.1.1 合金成分对人体的影响
• 2.1.2 合金成分对组织的影响
• 2.2 合金成分的确定
• 2.2.1 Zn元素
• 2.2.2 Zr元素
• 2.2.3 Ca 元素
• 2.2.4 Sr元素
• 2.3 本章小结
• 第3章 新型ZN-ZR-CA-SR医用镁合金制备
• 3.1 实验准备
• 3.2 合金的熔炼
• 3.3 合金元素对铸锭组织的影响
• 3.3.1 Zn对铸锭组织的影响
• 3.3.2 Zr对铸锭组织的影响
• 3.3.3 Ca 对铸锭组织的影响
• 3.3.4 Sr对铸锭组织的影响
• 3.3.5 新型Zn-Zr-Ca-Sr医用镁合金中合理的合金成分配比
• 3.4 工艺条件对铸锭组织的影响
• 3.4.1 浇注温度对铸锭组织的影响
• 3.4.2 铸模冷却水流量对铸锭组织的影响
• 3.5 铸锭的均匀化热处理工艺
• 3.5.1 实验方案
• 3.5.2 铸锭的均匀化热处理
• 3.6 本章小结
• 第4章 医用镁合金板材制备及性能测试
• 4.1 板材轧制工艺参数的确定
• 4.1.1 锭坯加热温度对轧制过程的影响
• 4.1.2 轧辊温度对轧制过程的影响
• 4.1.3 轧制变形量对轧制过程的影响
• 4.1.4 轧制速度对轧制过程的影响
• 4.2 新型 Zn-Zr-Ca-Sr医用镁合金板材轧制工艺
• 4.3 轧制过程中板材的组织演变
• 4.4 板材的热处理工艺研究
• 4.4.1 时效热处理工艺
• 4.4.2 板材的时效组织
• 4.4.3 时效热处理过程及机理
• 4.5 镁合金的力学性能测试
• 4.5.1 不同时效制度下板材的硬度
• 4.5.2 不同时效制度下板材的抗拉强度
• 4.5.3 不同时效制度下板材的延伸率
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢