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本文以生物可降解镁合金血管支架用薄壁微管加工为背景,以AZ91D镁合金为研究对象,根据细晶强化理论和超塑成型方法,提出了镁合金薄壁微管加工工艺,并付诸实践进行实验验证。运用各种测试手段较系统和深入地研究了各道工艺以及各种工艺参数对合金组织结构和力学性能的影响及其作用机理。
(1)本文以细化晶粒,提高镁合金力学性能为主线,介绍了镁合金的传统塑性变形、剧烈塑性变形和超塑成型方法,综合前人的镁合金塑性变形研究成果,提出了AZ91D镁合金薄壁微管加工工艺。
(2)将铸态AZ91D镁合金在410℃均质化处理24h,分别在275℃和325℃下以挤压比4:1成形出Ф30mm的棒料。通过金相组织观察、硬度测试、室温拉伸和高温拉伸等实验手段,分析了比较了不同挤压温度对合金组织和力学性能的影响。
(3)将挤压出的棒料加工成ECAP挤压试样,将试样分成两组,一组在200℃下按BC路径变形6道次,另一组则采用降温变形的方式,首先于200℃下按BC路径变形2道次,再于180℃下按BC路径变形4道次。通过测试,分析比较了挤压态和EX-ECAP变形后的试样组织和力学性能的改变;比较了挤压温度对后续ECAP变形出的制品的组织和力学性能影响;对比了不同ECAP变形工艺对制品的组织和力学性能的影响。
(4)将EX-ECAP变形出的合金加工成Ф7.2×0.6mm的管材,在250℃下分别以不同拉拔速度进行超塑性成型实验,在1mm/min的拉拔速度下成功成形出Ф6.5×0.5mm的管材;在0.5mm/min的拉拔速度下一次成形出Ф5×0.4mm的管材。本文中讨论了这两种工艺对管材硬度的影响。
(5)利用商业有限元软件DEFORMTM-3D模拟了均质化处理后的AZ91D镁合金分别在275℃、300℃和325℃的初始挤压温度下的成形过程,讨论了挤压温度对峰值压力、挤压温度和表面破坏程度的影响。