【摘 要】
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镁及镁合金由于其独特的机械和力学性能,良好的生物相容性、可吸收降解性而被誉为二十一世纪的“绿色”材料,进而在临床医学的心脑血管、口腔、骨科、外科等领域有着巨大的应
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镁及镁合金由于其独特的机械和力学性能,良好的生物相容性、可吸收降解性而被誉为二十一世纪的“绿色”材料,进而在临床医学的心脑血管、口腔、骨科、外科等领域有着巨大的应用前景,其力学性能上的不足是限制医用镁合金广泛应用的原因之一。目前,工程上提高镁合金性能主要依靠合金化强化、热处理强化、变形强化等方式。本文通过熔炼浇铸制备了 Mg-3Sn-0.5Mn和Mg-3Sn-1Zn-0.5Mn两种医用镁合金,选择160℃、180℃、200℃和240℃四个时效温度对以上两种合金进行时效处理。通过观察显微组织演变过程及测试不同时效时间点的显微硬度,分析了不同时效工艺下两种合金中第二相析出的动力学演变特征,进而获得了最佳时效强化组织的时效工艺参数。将固溶态与经不同时效工艺处理的Mg-3Sn-0.5Mn三元和Mg-3Sn-1Zn-0.5Mn四元镁合金分别进行不同温度、不同变形量的挤压变形处理,获得直径分别为1Omm及20mm的棒材。利用光学显微镜、扫描电镜观察及拉伸试验测试等方法对不同挤压工艺下合金的显微组织和力学性能进行表征,系统研究了时效强化对两种合金挤压变形性能的影响。研究结果表明:对于Mg-3Sn-0.5Mn和Mg-3Sn-1Zn-0.5Mn两种合金,时效温度为160℃时,第二相析出的缓慢而细小且呈弥散分布,即使过时效后析出相的长大聚集现象仍不明显,时效前后合金的晶粒尺寸、形态并无明显变化;相比于固溶态和其他3种时效温度来说,经160℃时效强化处理的合金,其综合性能最优。对固溶态及160℃不同时效时间处理后的Mg-3Sn-0.5Mn、Mg-3Sn-1Zn-0.5Mn合金进行相同挤压工艺下(挤压温度:300℃,挤压比:16)的变形处理,对比拉伸试验结果发现,两种合金分别经160℃时效552h和160℃时效624h后挤压合金的力学性能最好,其抗拉强度分别为264.8 MPa和275.7 MPa,挤压态合金的晶粒尺寸细小且相对均匀。结果说明经过160℃时效处理,不但可通过第二相析出实现时效强化,同时显著提高Mg-3Sn-0.5Mn和Mg-3Sn-1Zn-0.5Mn两种合金的挤压性能。Mg-3Sn-0.5Mn 和 Mg-3Sn-1Zn-0.5Mn 合金分别 160℃时效 552h 和 160℃时效 624h后,研究经不同挤压工艺(挤压温度300℃、350℃,挤压比16、64)变形的组织和力学性能,结果显示两种合金均在挤压温度300℃、挤压比64的变形时,得到的晶粒和第二相尺寸较小而且均匀,抗拉强度分别达到271.9 MPa和283.3 MPa,即MgSnMn与MgSnZnMn合金在挤压温度300℃、挤压比64的挤压工艺下综合性能最佳。
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