拉拔過(guò)程中鎂合金管材的組織演變規(guī)律研究材料成型及控制工程畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-21 22:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 通過(guò) X 射線看出，支架的形態(tài)完整，也有完全的擴(kuò)張作用；在第3個(gè)月，支架部分已經(jīng)降解，漸漸的消失支撐作用；第5個(gè)月，血管支架已經(jīng)完全的降解了。鎂合金支架成功的植入到了動(dòng)物的體內(nèi)，這是國(guó)內(nèi)的首例。現(xiàn)代社會(huì)，人們的生活水平提高了很多，也日益的缺乏運(yùn)動(dòng)鍛煉，心腦血管梗塞疾病的發(fā)病率也在逐年變高，目前治療心腦血管疾病最常見有效的治療措施是植入血管支架[4]。可降解的生物材料用于人體植入治療，在完成任務(wù)后，會(huì)自動(dòng)“消失”在人體組織中，并且不產(chǎn)生副作用。鎂合金就是血管支架材料的最佳選擇，管材的制備、加工和應(yīng)用已成為目前生物醫(yī)學(xué)界、材料和先進(jìn)制造領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一[5]。在現(xiàn)代社會(huì)，需要合適的材料來(lái)做醫(yī)療用器，當(dāng)然也需要正規(guī)的醫(yī)療設(shè)備，在這個(gè)發(fā)展過(guò)程中，植入生物醫(yī)學(xué)材料是重要一部分[6]。目前有幾種金屬已用于醫(yī)學(xué)植入材料，例如不銹鋼、鈷基合金和鈦基合金，它們有相同的特點(diǎn)，那就是生物惰性材料。這些醫(yī)用的金屬材料并不是那么完美，它們都有一些缺點(diǎn)。（1）：這些金屬支架在人體內(nèi)存在的時(shí)候，會(huì)和血管壁發(fā)生摩擦，這種摩擦?xí)a(chǎn)生一些磨屑，人體內(nèi)的環(huán)境復(fù)雜，支架很容易在體內(nèi)發(fā)生腐蝕，這些生成的可溶性的離子對(duì)人體是有害的。（2）：這些材料的力學(xué)性能和人體并不匹配[7]，這也是它們的一大缺點(diǎn)，會(huì)致病變血管愈合的很遲緩，嚴(yán)重的時(shí)候也會(huì)以失敗告終。傳統(tǒng)的支架材料有很多缺點(diǎn)，并不能完美的完成支架任務(wù)，甚至?xí)?duì)人體有害。與它們相比，鎂合金恰恰有很多這方面的有點(diǎn)，所以鎂合金非常適合做可降解血管支架材料[8]。對(duì)于鎂合金來(lái)說(shuō)， 細(xì)化晶粒是一種可以同時(shí)提高力學(xué)性能和腐蝕性能的有效方法。特別是隨著大塑性變形技術(shù)的快速發(fā)展，利用大塑性變形技術(shù)獲得的亞微米級(jí)別的超細(xì)晶組織（UFG）展現(xiàn)了良好的力學(xué)性能和腐蝕性能。由 AlvarezLopez 和 Argade 等人研究的經(jīng)過(guò)等通道轉(zhuǎn)角擠壓處理后的 AZ31 鎂合金有很好的腐蝕行為，在長(zhǎng)期的浸泡過(guò)程中，展現(xiàn)出較低的初始腐蝕電位和較高的電荷轉(zhuǎn)移電阻。經(jīng)過(guò)兩步等通道轉(zhuǎn)角擠壓處理后的 ZM21合金成功得到了晶粒尺寸約為 500nm 的均勻等軸晶結(jié)構(gòu)，與初始的粗晶粒相比，保持著良好的塑韌性的同時(shí)， 屈服強(qiáng)度從 180MPa 增加到 340MPa 時(shí)。然后， ZM21 合金在 150℃時(shí)被加工成外徑為 4mm 內(nèi)徑為 2mm 圓柱形細(xì)管作為支架的前體。鎂合金特有的可降解特性使得它具有作為生物支架的一大優(yōu)勢(shì)，所以鎂合金很適合可降解生物器械[910]。以此同時(shí)，和其它額不可降解的生物材料相比，可降解鎂合金擁有很多的優(yōu)勢(shì)[1113]：第一，鎂合金制成的血管支架在植入體人內(nèi)后，過(guò)一段時(shí)間就能完全額降解。但是，鎂合金支架在病變部位植入以后，可以在一段時(shí)間里疏通血管，但時(shí)，它對(duì)于血管來(lái)說(shuō)也是一個(gè)長(zhǎng)期存在的異物，如果不慎，會(huì)導(dǎo)致炎癥反應(yīng)、血管再狹窄，到時(shí)就得通過(guò)二次手術(shù)把支架給取出來(lái)；第二，鎂合金的強(qiáng)度很好，解決了傳統(tǒng)支架強(qiáng)度不足的問題；鎂合金還有很好生物相容性，在其降解的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生鎂離子，這些鎂離子能成為人體各項(xiàng)機(jī)能所需要；與此同時(shí)，鎂合金支架在植入體內(nèi)后能疏通血管，提高血管的一種性能—自然順應(yīng)性。所以，鎂合金的這些優(yōu)點(diǎn)，是它越來(lái)越受到醫(yī)用方面重視的原因。 。拉拔制品斷面會(huì)變小，長(zhǎng)度會(huì)增加，冷作硬化會(huì)讓制品的強(qiáng)度也增加，但是塑性會(huì)降低。拉拔工藝比其他加工方法具有的優(yōu)勢(shì)是：（1）拉拔成的產(chǎn)品的尺寸比較精確，表面也很光潔； （2）拉拔制造所用的設(shè)備比較簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，同一臺(tái)設(shè)備，能制成多樣的品種與規(guī)格的產(chǎn)品； （3）與冷軋相比，因?yàn)榻饘偈艿睦?、摩擦力較大，受到比較大的拉力、摩擦力較大，所以在拉拔實(shí)驗(yàn)中，不能用太大的減徑量，否則會(huì)致使拉拔的成品的形狀不合格，尺寸也不合格；（4）拉拔工藝可以連續(xù)的高速生產(chǎn)的斷面較小長(zhǎng)制品；按制品截的面形狀來(lái)區(qū)分拉拔:空心材拉拔、實(shí)心材拉拔。實(shí)心拉拔主要包括線材、棒材、型材的拉拔?？招牟睦?，主要有空拉、長(zhǎng)芯桿拉拔、固定芯頭拉拔、游動(dòng)芯頭拉拔、頂管法和擴(kuò)徑拉拔等。(1)空拉：空拔就是拉拔的時(shí)候，不放芯頭； (2)長(zhǎng)芯桿拉拔：長(zhǎng)芯桿拉拔工藝的主要特點(diǎn)是，管坯要放在芯桿的外面，然后一起拉著通過(guò)模孔； (3)固定芯頭拉拔：把有芯頭的芯桿固定住，拉拔的過(guò)程中，可以使直徑減小徑，壁厚減小，拉拔的材料，它有很好的內(nèi)表面質(zhì)量，所以得到了廣泛的應(yīng)用。這種方法不可以拉制兩種管材，直徑較小管材、長(zhǎng)管；(4)游動(dòng)芯頭拉拔：在拉拔中，游動(dòng)芯頭有著獨(dú)特的力平衡關(guān)系，這種拉拔方法可以提高生產(chǎn)效率，這種方法很適合長(zhǎng)管的拉拔，是先進(jìn)的拉拔方法；(5)擴(kuò)徑拉拔：在拉拔過(guò)程中，管坯是通過(guò)擴(kuò)徑來(lái)制造，直徑會(huì)變大，壁厚會(huì)減小，長(zhǎng)度減也會(huì)小，設(shè)備額能力是限制擴(kuò)徑拉拔的主要因素，如果制造直徑大的管材，就不能使用這種方法。拉拔工藝歷史悠久，在很早以前就有了拉拔工藝。在公元13世紀(jì)中期，德國(guó)最先生產(chǎn)了水力拉拔機(jī)，水力拉拔機(jī)也在世界得到了推廣。1871年生產(chǎn)了一種連續(xù)拉線機(jī)。在1956年，五弓等人成功的研究出了一種滾動(dòng)模拉拔法，可以很大幅度的減小材料表面摩擦力，同時(shí)也提高了拉拔道次的加工率，還可以很好的改善拉拔材料的一些機(jī)械性能。本文以MgZnYNd鎂合金的擠壓態(tài)管材為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，根據(jù)其合金特點(diǎn)設(shè)定了退火溫度和時(shí)間，制定了拉拔道次和減徑量，對(duì)其進(jìn)行了退火處理和拉拔實(shí)驗(yàn)，并對(duì)拉拔后的材料進(jìn)行了組織分析和研究。 技術(shù)路線如下所示： 擠壓態(tài)鎂合金管材→退火處理→設(shè)定減徑量→計(jì)算拉拔道次→每次拉拔后進(jìn)行磨光、拋光→腐蝕→金相顯微鏡觀察組織→拍照→結(jié)果分析2 實(shí)驗(yàn)方法及分析手段 實(shí)驗(yàn)原料與設(shè)備 合金成分本實(shí)驗(yàn)采用通過(guò)擠壓設(shè)備制成的血管支架用 MgZnY Nd 合金為研究對(duì)象。 實(shí)驗(yàn)設(shè)備組織觀察：拋光機(jī)、預(yù)磨機(jī)、光學(xué)金相顯微鏡（OM）實(shí)驗(yàn)設(shè)備：拉拔機(jī)，矯直機(jī)，金相顯微鏡，Olympus H2UMA 型金相采集系統(tǒng)，調(diào)制腐蝕液等等。 實(shí)驗(yàn)用拉拔機(jī) 拉拔機(jī) 實(shí)驗(yàn)用矯直機(jī) 顯微組織分析金相組織分析（OM）金相試驗(yàn)是研究金屬材料低倍組織、 第二相的形態(tài)分布最常用的試驗(yàn)方法， 本文主要針對(duì)拉拔過(guò)程中每一道次后材料的組織觀察并對(duì)其分析。
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