【摘 要】
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心血管疾病是人类目前面临的主要致命性疾病之一,而心血管狭窄占心血管疾病的很大比例。植入血管支架是治疗心血管狭窄最有效和经济的方法,而血管支架对材料有严格的生物和力学性能的要求。随着人们研究的深入,血管支架材料由永久植入材料发展到可降解材料,可降解生物材料目前主要有高分子材料、镁合金、铁合金和锌合金,最新的锌基合金由于其合适的降解速率和生物相容性正成为目前研究的热点。目前锌基合金作为血管支架材料的主
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心血管疾病是人类目前面临的主要致命性疾病之一,而心血管狭窄占心血管疾病的很大比例。植入血管支架是治疗心血管狭窄最有效和经济的方法,而血管支架对材料有严格的生物和力学性能的要求。随着人们研究的深入,血管支架材料由永久植入材料发展到可降解材料,可降解生物材料目前主要有高分子材料、镁合金、铁合金和锌合金,最新的锌基合金由于其合适的降解速率和生物相容性正成为目前研究的热点。目前锌基合金作为血管支架材料的主要缺点是力学性能差,而提高材料力学性能的常用方法有合金化和变形处理。合金化元素的增多将导致合金中第二相增大,而血管支架壁厚普遍小于0.15 mm,较大颗粒的第二相将直接影响支架的性能。变形处理可以有效的改变合金的微观组织改善材料力学性能。因此,本实验研究Mg(<0.1 wt.%)和Mn(<1 wt.%)元素含量的变化和挤压速度对Zn合金性能和组织的影响,获得的主要结论如下:(1)在微合金化尽量减少第二相的基础上,Zn-0.05Mg-0.5Mn合金在1 mm/s的挤压速度下,合金的屈服强度、抗拉强度和延伸率依次为333±1 MPa、361±2 MPa和25±1%,可以满足血管支架对材料力学性能的要求,组织也更加均匀。(2)100℃、1.5 mm/s 挤压时,随 Mg 含量的降低,Zn-xMg-1Mn(x=0.1,0.08,0.05)合金的屈服强度和抗拉强度稍有提高而延伸率下降明显,屈服强度和抗拉强.度分别由 0.1 wt%Mg 的 392±2 MPa,432±1 MPa 升高到 0.05 wt.%Mg 的 418±3 MPa,447±3 MPa,而延伸率则由17±1%降低到12±1%。第二相强化和弥散强化的综合作用,使材料的强度稍微提高。延伸率降低则主要是因为Mg元素含量降低,晶粒尺寸变大。(3)Zn-0.07Mg-1Mn 合金在 100℃不同速度(1.5 mm/s、1 mm/s 和 0.5 mm/s)挤压时,合金的屈服强度和抗拉强度逐渐降低,由1.5 mm/s的418±15 MPa和467±1 MPa 降低到 0.5 mm/s 时的 344±2 MPa 和 437±2 MPa。延伸率则由 1.5 mm/s 的 21±4%升高的0.5 mm/s的31±1%。挤压速度降低导致合金平均晶粒尺寸减小是其塑性提高的主要原因,而强度降低则是块状第二相的出现造成的结果。(4)100℃、0.5 mm/s挤压时,随Mn含量的降低,Zn-0.05Mg-xMn(x=0.7,0.5,0.2)合金屈服强度、抗拉强度和延伸率分别由Zn-0.05Mg-0.7Mn的326±4 MPa、412±1 MPa 和 21±3%降低至 Zn-0.05Mg-0.2Mn 的 314±4MPa、378±3 MPa 和 18±1%。其主要原因是Mn含量降低,合金中第二相减少,合金平均晶粒尺寸变化不大。(5)Zn-0.05Mg-0.5Mn 在 100℃不同速度(1.5 mm/s、1 mm/s 和 0.5 mm/s)挤压时,合金屈服强度和抗拉强度分别由1.5 mm/s挤压时的325±1 MPa和332±1 MPa升高到0.5 mm/s时的331±6 MPa和399±3 MPa;延伸率则表现出先增大后降低的变化趋势,依次为1.5 mm/s时的20±1%、1 mm/s时的25±1%和0.5 mm/s时的21±1%。强度的提高主要细晶强化,而延伸率除受平均晶粒尺寸的影响外,还受第二相分布的影响,需要具体分析。(6)Zn-0.1Mg-1Mn合金在 300℃保温10 min、20 min和30 min后,合金表现出了强度升高而塑性降低的反常的热处理性质。对于这一反常变化需要从第二相的固溶和析出分析原因,也是我们的下一个研究课题。
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