可降解鎂合金的循環(huán)力學(xué)性能研究.pdf

1、鎂合金具有生物可降解性能，較好的生物相容性以及良好的力學(xué)承載能力，使鎂合金作為生物可降解植入物材料，逐漸進入人們的視野。鎂合金在體內(nèi)服役期間會受到腐蝕與循環(huán)應(yīng)力的交互作用，因此腐蝕疲勞失效是它失效的主要形式。近幾年，生物鎂合金的腐蝕以及疲勞性能的研究對鎂合金應(yīng)用于臨床起到了很好的推動作用。
　　本文采用LA91可降解鎂合金，在PBS模擬體液中浸泡不同時間，研究其腐蝕機理，并對腐蝕后的棘輪疲勞行為進行研究。結(jié)果表明，LA91在腐蝕過

2、程中主要呈現(xiàn)絲狀腐蝕與點腐蝕的共同作用，因而腐蝕后的表面往往呈現(xiàn)不規(guī)則形貌；在浸泡初期材料的腐蝕速率較高，隨著浸入時間的增長腐蝕速率逐漸下降，最終趨于一個穩(wěn)定值；浸泡后的LA91鎂合金在棘輪疲勞實驗中棘輪累積速率加快，疲勞壽命降低。本文研究了腐蝕后材料的有效應(yīng)力，并通過有效應(yīng)力建立壽命預(yù)測模型，能很好的預(yù)測LA91鎂合金的腐蝕疲勞壽命。
　　鎂合金在生物體內(nèi)降解速度太快，強韌性難以保證。預(yù)變形孿晶組織可以有效地調(diào)控鎂合金的組織和織

3、構(gòu)，從而改變鎂合金的力學(xué)行為和塑性加工性能。本文研究了AZ31擠壓棒材在恒定應(yīng)變控制下的低周疲勞性能，考察了預(yù)壓縮、預(yù)扭轉(zhuǎn)使材料產(chǎn)生初始孿晶對材料低周疲勞性能的影響，得到如下結(jié)論：
　　(1)原始態(tài)鎂合金在循環(huán)變形過程中呈現(xiàn)出循環(huán)硬化現(xiàn)象，在每一圈循環(huán)過程中都存在孿生-退孿生的變化，因此應(yīng)力應(yīng)變滯環(huán)曲線表現(xiàn)出不對稱性，材料在循環(huán)過程中存在拉伸的平均應(yīng)力，拉伸的平均應(yīng)力會加速疲勞裂紋的擴展，降低材料的疲勞壽命。
　　(2)材料

4、在受到擠出方向的預(yù)壓縮之后，產(chǎn)生孿晶，部分晶體 c軸旋轉(zhuǎn)90°與ED方向大致平行，產(chǎn)生孿晶的數(shù)量與預(yù)壓縮程度有關(guān)。經(jīng)過預(yù)壓縮材料滯環(huán)曲線非對稱性減弱，平均應(yīng)力變?yōu)閴嚎s方向，因此預(yù)壓縮鎂合金疲勞壽命比原始態(tài)有所提高。
　　(3)擠壓棒狀鎂合金在受到預(yù)扭轉(zhuǎn)的作用后，在橫截面也會產(chǎn)生孿晶，但所產(chǎn)生孿晶大部分為垂直于ED方向的面內(nèi)孿晶，晶體c軸依然垂直于ED方向。孿晶阻礙了ED方向拉伸時的位錯運動，因此預(yù)扭轉(zhuǎn)材料在循環(huán)過程中拉伸方向的應(yīng)力