【摘 要】
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目前,轻质合金结构材料在各领域受到广泛关注,高强度镁合金亦成为了研究的焦点。镁作为人体必需的微量元素之一,具有可降解性及生物相容性,与现已投入临床使用的各种金属硬组
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目前,轻质合金结构材料在各领域受到广泛关注,高强度镁合金亦成为了研究的焦点。镁作为人体必需的微量元素之一,具有可降解性及生物相容性,与现已投入临床使用的各种金属硬组织植入材料相比,高强度镁合金具有良好的综合力学性能,特别是密度与杨氏弹性模量最为接近人骨,被尤为关注应用于骨固定材料,并且骨愈合后,避免了二次手术取出,大大降低了病人和医疗机构的负担。因此有必要研制出合适的镁合金作为骨固定材料,使其得以广泛应用。本文综合考虑合金元素在生物医学和材料学的作用,设计了新型Mg-2Zn-0.5Ca-xMn合金。通过熔炼制备合金,在熔炼过程中为尽量防止镁的烧损与杂质的介入进行炉体密封、全程通氩气保护。为了强化镁合金,根据Mg-Zn、Mg-Ca及Mg-Zn-Ca合金相图设计了三种热处理工艺,通过对比分析三种热处理工艺对合金组织的影响,确定固溶时效处理作为热挤压的前处理工艺。最后为更有效地提高合金的强度与韧性,对预先经过热处理的合金进行热挤压加工,获得了高性能优质医用镁合金材料。利用光学显微镜、扫描显微镜、XRD衍射仪分析和CSS电子万能试验机对铸态、热处理及挤压态Mg-2Zn-0.5Ca-xMn合金进行显微组织分析、物相组成、断口形貌分析及力学性能检测等,初步得到所设计Mg-2Zn-0.5Ca-xMn合金的各性能参数。根据所得参数指标,研究了不同Mn含量、热处理工艺和热挤压对Mg-2Zn-0.5Ca-xMn合金显微组织及力学性能的影响；探索合金凝固、热处理及热挤压过程中Mg-Zn-Ca-Mn合金组织结构、力学性能和断裂行为的演化规律和变形机理。
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