【摘 要】
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WE43(Mg-4Y-3Nd-Zr)合金是国际上一种较早作为生物医用研究的镁合金,它不仅具有较高的力学性能,还具有较优的耐腐蚀性能。低模量化、高强度和良好塑韧性是可降解医用镁合金作
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WE43(Mg-4Y-3Nd-Zr)合金是国际上一种较早作为生物医用研究的镁合金,它不仅具有较高的力学性能,还具有较优的耐腐蚀性能。低模量化、高强度和良好塑韧性是可降解医用镁合金作为外科植入物所需的基本条件,为了促进可降解镁合金(WE43)在骨科植入物中的应用,本文采用先进的热旋锻的加工方式对WE43镁合金的力学性能(包括强度、硬度、塑性等)及其显微组织做了系统的研究,探究了WE43镁合金的热旋锻工艺及退火工艺,进一步探究了WE43镁合金小规格棒材的制备工艺,并对WE43医用镁合金的耐腐蚀性能进行了初步的探究,结果表明:在300~350℃温度下,热旋锻加工能显著细化WE43镁合金的晶粒,破碎第二相,大幅度提升合金的强度和硬度,而断后伸长率降幅很小。WE43镁合金经过50%以上变形量的热旋锻就可产生显著的加工硬化,然而即使累积变形量达到75%,经过400℃、60min的退火处理,合金软化明显,塑性提高,可进一步变形加工,并且晶粒大小较退火前无显著变化。采用适当的热旋锻工艺,可对Ф12mm的WE43镁合金棒材实施75%的累积加工变形,以此获得的Ф6mm的WE43合金棒材的组织均匀,力学性能得到显著提升。在模拟体液中利用电化学和腐蚀浸泡实验研究了WE43镁合金的铸态、Φ12mm加工态、Φ12mm退火态、Φ6mm加工态及Φ6mm退火态的腐蚀行为,研究发现:Φ6mm退火态合金的腐蚀电流密度最小,Φ6mm加工态合金次之,Φ12mm退火态合金与铸态合金相差不大,Φ12mm加工态较Φ12mm退火态的腐蚀电流密度略大;在模拟体液中浸泡8天后,Φ6mm退火态合金的腐蚀程度最轻,呈现出较均匀的腐蚀形貌。并且,腐蚀浸泡实验结果与电化学分析结果吻合。综合考虑,采用热旋锻的方法,通过较低温度和大变形量的塑性变形可以顺利加工出小规格WE43镁合金棒材,其组织细小均匀,力学性能显著提升,耐腐蚀性能有所提高并表现出较均匀的腐蚀方式,有望成为新一代可降解的外科植入物用材料。
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