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1、 第IV页黄河科技学院毕业论文 不同加工工艺对医用镁锌钇钕合金显微组织的影响摘 要随着生物医用可降解材料研究的不断深入与发展，由于镁基合金具有良好的生物相容性、生物可降解性以及力学性能，逐渐引起了人们的广泛关注。镁是人体内必需的微量金属元素，具有良好的生物相容性和生物可降解性。随着血管内治疗技术的发展，血管内支架植入术已经成为了治疗心血管疾病最有效的方法之一。常用的血管支架材料包括了不锈钢、镍钛、钴铬合金等生物惰性材料，这些支架材料作为异物虽然能够长期存在于人体内，但会引起内膜的过度增生，造成15% 30% 的术后再狭窄。除了术后再狭窄，这些不可降解的惰性金属支架还能够产生内皮功能紊乱、凝血、
2、慢性炎症、血管与支架机械性能不匹配等生物相容性问题，这在一定程度上限制了金属血管支架在临床中的应用。而本文主要通过对医用镁锌钇钕合金的研究，采取不同的加工工艺以获得相应的结果，并通过相应的实验获得了下面相应的结果，实验表明：（1）普通凝固态 Mg-Zn-Y -Nd 合金经过三种不同挤压工艺挤压后，合金的晶粒发生显著细化。（2）挤压后合金结构相的组成和分布发生明显的变化。（3）挤压工艺在细化晶粒的同时会降低合金的耐腐蚀性能。关键字：镁锌钇钕合金，晶粒，耐腐蚀性Effect of Different Processing Technology for Medical Mg-Zn Alloy Mic
3、rostructure Neodymium YttriumAbstractWith the deepening and development of bio-degradable materials for medical research, because magnesium-based alloys have good biocompatibility, biodegradability and mechanical properties, gradually attracted extensive attention .Commonly used stent materials incl
4、ude stainless steel, nickel, titanium, cobalt-chromium alloys and other biologically inert materials, these scaffolds as though the long-term presence of foreign substances in the human body, but can cause endometrial hyperplasia, resulting in a 15% to 30% of patients restenosis. Restenosis after ad
5、dition of these inert non-biodegradable metal stent can also produce endothelial dysfunction, coagulation, chronic inflammation, vascular stents and other mechanical properties mismatch problem of biocompatibility, the metal stent which limits to a certain extent in the clinical applications. The pa
6、per mainly through the study of medical magnesium-zinc alloy of neodymium, yttrium, take a different process to obtain the corresponding results and the corresponding results obtained by following the appropriate experiments showed that:(1) Ordinary solidified Mg-Zn-Y-Nd alloy extrusion process afte
7、r three different extrusion, alloy grains occur significantly refined.(2) The composition and distribution of the extruded alloy structural phase change dramatically.(3) Extrusion process while refined grains will reduce the corrosion resistance of alloy.Keywords: Magnesium-zincalloy neodymium yttri
8、um，Grain，Corrosion Resistance目 录1绪 论11.1前言11.2选题的背景和意义11.3大塑性变形技术的研究与发展现状21.4镁合金作为血管支架材料的研究现状及发展趋势21.4.1可降解镁合金血管支架研究现状21.4.2镁合金经大塑性变形后作为血管材料支架的发展现状及趋势31.5往复挤压工艺41.5.1往复挤压的特点41.5.2往复挤压的晶粒细化机制51.5.3往复挤压的研究进展61.6本次的研究内容及技术路线71.6.1 研究内容71.6.2技术路线72 试验方法及分析手段92.1 实验原料与设备92.1.1 合金成分92.1.2 实验设备92.2 显微组织分析9
9、2.2.1 金相组织分析（OM）92.2.2 扫描电镜（SEM）和能谱（EDS）分析102.3 腐蚀性能分析102.3.1腐蚀形貌观察113 实验结果及分析123.1 不同挤压工艺对 Mg-Zn-Y -Nd 合金显微组织的影响123.1.1 金相组织分析123.1.2 扫描电镜及能谱分析133.2 不同挤压工艺对 Mg-Zn-Y -Nd 合金拉伸性能的影响143.3 不同挤压工艺对 Mg-Zn-Y -Nd 合金腐蚀性能的影响153.4腐蚀形貌分析16结 论18致 谢19参考文献20第 23 页黄河科技学院毕业论文1绪 论1.1前言晶粒细化及织构控制是改善、提高金属材料性能的有效途径之一。采用传
10、统的锻造、挤压、轧制以及随后的再结晶退火处理工艺，尽管其晶粒尺寸最小可达 10um 并形成变形织构或再结晶织构，但仍难以满足对高性能材料的要求。采用大塑性变形(Severe Plastic Deformation， SPD)技术制备的材料通常具有超细晶(Ultra-Fine Grained， UFG)组织，可获得晶粒尺寸小于 1um 的 UFG 材料并形成一些特殊的织构组分，因此具有优异的力学性能和使用性能，这主要是由 SPD 技术的变形特征所决定的。SPD 技术的一个根本出发点就是材料在发生大塑性变形的同时其形状、尺寸基本不发生改变。尽管上述的 SPD 工艺未必都能制得 UFG 材料，但可引
11、起材料组织的其它变化，如织构发生改变，从而引起材料性能的改变。因此，在采用 SPD 工艺时，应根据实际需要，结合这些工艺的优缺点，进行合理选择甚至组合，从而获得所需的组织结构以满足其使用性能的要求。近些年 SPD 技术已经得到广大研究者和工业界的重视，研究者也提出了多种 SPD 工艺，并对其进行了大量的研究11.2选题的背景和意义近年来，随着人们生活水平的不断提高，各种心血管疾病的发病率正呈逐年升高趋势。血管支架的植入能够为血管提供支撑，使已经堵塞或者狭窄的血管完成血运重建，实现其正常生理功能。随着血管内治疗技术的发展，血管内支架植入术已经成为了治疗心血管疾病最有效的方法之一。在早期的临床应用
12、中，常用的血管支架材料包括了不锈钢、镍钛、钴铬合金等生物惰性材料，这些支架材料作为异物虽然能够长期存在于人体内，但会引起内膜的过度增生，造成15% 30% 的术后再狭窄。除了术后再狭窄，这些不可降解的惰性金属支架还能够产生内皮功能紊乱、凝血、慢性炎症、血管与支架机械性能不匹配等生物相容性问题，这在一定程度上限制了金属血管支架在临床中的应用。理想的金属血管支架在体内存在的时间应该与血管功能的修复时间一致，一般需要6 12 个月67，超过这个时间后，金属支架的存在没有任何意义。在临床应用中人们希望该金属血管支架能够在血管功能重建的过程中逐渐降解，最后被人体完全吸收。因此，完全可降解的金属血管支架是
13、治疗心血管疾病比较理想的选择。随着生物医用可降解材料研究的不断深入与发展，由于镁基合金具有良好的生物相容性、生物可降解性以及力学性能，逐渐引起了人们的广泛关注。镁是人体内必需的微量金属元素，具有良好的生物相容性和生物可降解性。其降解释放的镁离子相比于人体内镁离子浓度( 0. 71. 0 mol /L) 可以忽略不计，对人体无毒性。在临床应用中发现镁的性质过于活泼，其在体内降解速度过快，力学性能过早丧失，往往达不到临床应用的要求。动物实验结果显示，镁合金支架耐蚀性较差，在体内降解速率过快。1.3大塑性变形技术的研究与发展现状大塑性变形技术（Severe Plastic Deformation,S
14、PD）被认为是目前制备大块纳米材料的主要方法2-4。往复挤压技术（Cyclic Extrusion Compress,CEC）、等通道挤压（Equal Channel Angular Pressing,ECAP）、高压扭转技术（High pressure Torion,HPT）是比较传统的大塑性变形工艺，除此之外，还有一些新的 SPD 技术，如扭曲挤压（Twist Extrusion,TE）、剪切挤压（ Simple Shear Extrusion,SSE ）和双向等径角挤压（ Dual Equal ChannelLateral Extrusion,DECLE）等技术。大塑性变形技术通过对材料
15、施加很大的应力，能够将材料的晶粒尺寸细化到 1m 以下，获得显微组织均匀的超细晶组织，同时还能够将合金内部的增强相充分破碎，并且均匀分布，显著提高了材料的力学性能。近年来，大塑性变形技术已经收到了材料科学家的广泛关注并得到了迅速的发展，已经成功制备出了很多超细晶材料5。本文主要对其中的往复挤压工艺和等通道角挤压工艺展开介绍。1.4镁合金作为血管支架材料的研究现状及发展趋势1.4.1可降解镁合金血管支架研究现状生物医用镁合金最早在 1907 年就有报道，1944 年，镁合金应用于治疗骨折，2005 年Zartner Peter6等人首次将直径 3mm 的镁合金支架成功植入到婴儿左肺动脉中，随后的四个月内，左肺功能逐渐得到恢复，在这期间镁合金支架完全降解，临床试验表明，支架在体内的降解行为是可以被人体所承受的。同时，镁合金支架的力学特性和可降解性能对于先天性封闭的左肺动脉的再灌住是安全可行的。在 2005 年的美国心脏学会科学大会上，德国 Essen 大学 Raimund Erbel 医对以镁为基础的冠状动脉血管支架在人体内的研究结果进行了报道，在植入人体 4 个月后，检查发现血管内支架降解7。在 17 届国际血管治疗研讨会上，比利时医生 Deloose 对一种用镁合金制作的外周血管支架做了报告，结
