HPT变形对医用镁合金WE43组织与性能的影响机制

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sweetmeimei
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镁合金具有良好的生物相容性,相比其他金属材料,与人骨弹性模量相近,是可降解医用材料的理想选材。但镁合金也存在明显的缺点,塑性变形能力差和耐蚀性能的不足严重限制了镁合金的临床应用。  本文以医用镁合金WE43为研究对象,在挤压态基础上实施高压扭转大塑性变形,以期得到微观组织与力学性能的有效改善。本文采取了多种测试方法来表征高压扭转变形对镁合金 WE43微观组织与性能的改善规律。  微观组织检测表明:材料在高压扭转变形后并无新相产生,都是由基体α-Mg相,第二相 Mg24Y5、Mg41Nd5和Mg12Nd组成,但镁合金发生了择优取向,晶面(1011)向晶面(0002)转变,这种转变能够提高镁合金的塑性变形能力。高压扭转变形对试样中心位置的组织细化效果不明显,但随着试样部位距中心位置距离的增加,细化效果越来越好,晶界析出物的数量也增加;挤压态和高压扭转态试样内部都有大量的位错存在,其中高压扭转5圈试样有形变孪晶产生,10圈试样内部未发现形变孪晶,表明随着变成程度的增加高压扭转试样发生了去孪晶过程。  高压扭转试样硬度的分布与等效应变量具有明显的对应关系,中心区域的硬度值最低,边缘位置的硬度值最先达到饱和状态,达到了128MPa;WE43镁合金弹性模量(43.92GPa)与人骨相近,具有良好的力学相容性。随着HPT旋转圈数的增加,材料的抗拉强度先增加后减小,延伸率一直处于下降的趋势。HPT变形过程,材料首先发生了细晶强化;其次随着变成程度的增加,镁合金晶界厚度变薄,晶界对位错运动的阻碍作用降低,单位可承受拉力减小,降低了镁合金抗拉强度。高压扭转变形后镁合金的棱锥滑移面(1011)向基面(0001)转变,拉伸变形时棱锥滑移面早于基面启动,试样的断口与轴向拉力呈现出45°的特殊角度,材料的断裂方式由韧性断裂转化为脆性断裂。在 Hanks模拟体液中有应力存在时,镁合金的强度与延伸率下降非常明显,挤压变形能够细化镁合金组织,降低材料的应力敏感性指数,提高镁合金的耐蚀性能。
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