【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的產(chǎn)生及快速運(yùn)動(dòng)有利于動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的形核與長(zhǎng)大。往復(fù)擠壓可以看成是正向擠壓和鐓粗過程的復(fù)合。宋佩維認(rèn)為在往復(fù)擠壓過程中，應(yīng)變的不可逆性使得應(yīng)變具有累積效應(yīng)。隨擠壓道次的增加，材料發(fā)生強(qiáng)烈塑性變形，產(chǎn)生大量的位錯(cuò)和劇烈的晶界扭曲，從而動(dòng)態(tài)再結(jié)晶提供了驅(qū)動(dòng)力。由于擠壓反向時(shí)存在短暫的停留，材料還可能發(fā)生部分靜態(tài)再結(jié)晶。另外，擠壓破碎的細(xì)小第二相顆粒也可成為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的晶核，加快再結(jié)晶形核并阻止再結(jié)晶晶粒的長(zhǎng)大。[song] 由于Mg 的層錯(cuò)能較低，位錯(cuò)難于從位錯(cuò)網(wǎng)中解脫，也難于通過交滑移和攀移相互抵消。在變形開始階段形成的亞組織中位錯(cuò)密度很高，且亞晶尺寸很小，胞壁中有較多位錯(cuò)纏結(jié)，在一定的應(yīng)力和變形溫度下，當(dāng)材料在變形中儲(chǔ)存能積累到足夠高時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生。同時(shí)，溶質(zhì)原子的加入通常能降低層錯(cuò)能使擴(kuò)展位錯(cuò)變寬，使交滑移、攀移困難，使動(dòng)態(tài)回復(fù)更加困難，進(jìn)一步增加了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的可能性。因此，鎂合金很容易發(fā)生再結(jié)晶[12]。一般而言，動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒的尺寸由Z 參數(shù)決定，公式如下[12]：式中：A 為常數(shù)；d 為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸；m 為晶粒尺寸指數(shù)； 為應(yīng)變速率；Q 為擴(kuò)散激活能；R 為摩爾氣體常數(shù)；T 為絕對(duì)溫度。由此可見，再結(jié)晶晶粒的尺寸與Z 有關(guān)，而Z 的大小與變形溫度和應(yīng)變速率有關(guān)。變形溫度越低，應(yīng)變速率越大，再結(jié)晶晶粒尺寸越小；反之，變形溫度越高，應(yīng)變速率越低，再結(jié)晶晶粒尺寸越大。 Richert 等人于1979 年發(fā)明往復(fù)擠壓技術(shù)并申請(qǐng)專利，之后對(duì)純鋁、 Al4CuZr、Al5Mg合金等材料往復(fù)擠壓后的組織和力學(xué)性能進(jìn)行了研究， 研究發(fā)現(xiàn)，在室溫下往復(fù)擠壓36 道次，晶粒能細(xì)化到約200nm。 等人對(duì)202707Al12wt%Si 等合金往復(fù)擠壓后的組織及第二相的分布形態(tài)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，往復(fù)擠壓可以有效細(xì)化晶粒、第二相以及夾雜物等，并且能夠使第二相重新在基體中均勻分布，獲得具有強(qiáng)韌性良好的鋁合金，認(rèn)為細(xì)化原因可能是再結(jié)晶細(xì)化和第二相破碎的細(xì)化結(jié)果。 等人嘗試用往復(fù)擠壓工藝將銅粉和鐵粉混合物進(jìn)行熱壓燒結(jié)，并對(duì)顯微組織及硬度進(jìn)行了研究，往復(fù)擠壓5 道次以后，～ 1μm， 倍。ShihWei Lee 等人將往復(fù)擠壓工藝應(yīng)用于Mg15Al1Zn 鎂合金，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過往復(fù)擠壓加工的鎂合金性能超過了其它傳統(tǒng)鎂合金。在國(guó)內(nèi)，機(jī)械科學(xué)研究院于2000 年應(yīng)用往復(fù)擠壓工藝研究ZnAl 合金，當(dāng)應(yīng)變量達(dá)25 時(shí)，材料組織明顯細(xì)化，平均晶粒大小約為1μm，他們認(rèn)為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶是組織細(xì)化的原因。西安理工大學(xué)將快速凝固MgZnY 合金薄帶經(jīng)過往復(fù)擠壓工藝獲得塊體材料，其綜合性能較好，不但強(qiáng)韌性得到提高，耐疲勞性能也得到了改善。上海交通大學(xué)對(duì)AZ 系列和ZK 系列鎂合金進(jìn)行了往復(fù)擠壓實(shí)驗(yàn)，并獲得了超細(xì)晶鎂合金，晶粒尺寸小于1μm 。目前，往復(fù)擠壓技術(shù)的研究還處于初期階段，材料經(jīng)過往復(fù)擠壓后，內(nèi)部的組織演變、細(xì)化機(jī)制等關(guān)鍵問題還存在很多爭(zhēng)議。因此，揭示往復(fù)擠壓工藝強(qiáng)韌化機(jī)制機(jī)理等問題還有很多工作要做。 研究?jī)?nèi)容本次選取 MgZnY Nd 合金作為研究對(duì)象，采用金相分析、掃描電鏡及能譜分析、電化學(xué)方法、析氫實(shí)驗(yàn)等分析方法，研究了正擠壓和往復(fù)擠壓對(duì) MgZnY Nd 合金顯微組織、力學(xué)性能及體外腐蝕性能的影響，為 MgZnY Nd 合金用于血管支架材料的加工工藝提供了依據(jù)。主要研究?jī)?nèi)容有以下幾個(gè)方面：（1）研究 320℃、4 道次時(shí)正擠壓對(duì) MgZnY Nd 合金組織和性能的影響； （2）在正擠壓的基礎(chǔ)上，研究 320℃、4 道次下往復(fù)擠壓對(duì) MgZnY Nd 合金顯微組織及力學(xué)性能的影響，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而優(yōu)化出力學(xué)性能較好的擠壓工藝； （3）通過電化學(xué)方法和 析氫 實(shí)驗(yàn)等手段，在 37 ℃模擬體液中研究正擠壓對(duì)MgZnY Nd 合金腐蝕性能的影響； （4）在正擠壓的基礎(chǔ)上，用上述同樣的方法研究往復(fù)擠壓對(duì) MgZnY Nd 合金腐蝕性能的影響，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而優(yōu)化出腐蝕性能較好的擠壓工藝；本文的技術(shù)路線如圖 所示：圖 技術(shù)路線2 試驗(yàn)方法及分析手段 實(shí)驗(yàn)原料與設(shè)備 合金成分本次以前期開發(fā)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：光學(xué)金相顯微鏡（OM）、掃描電鏡(SEM)及能譜分析(EDS)等；腐蝕性能測(cè)試：配制 SBF 溶液所需試劑、電子天平、電化學(xué)工作站、鉑電極、飽和甘汞參比電極、pH 計(jì)、恒溫箱等輔助器材。 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)正擠壓態(tài)合金、往復(fù)擠壓態(tài)合金進(jìn)行金相組織觀察，并分析不同加工工藝下的組織特征及第二相的數(shù)量和分布。（1）制樣 取樣時(shí)應(yīng)盡可能避開有缺陷的部位，取樣結(jié)束后進(jìn)行冷鑲。（2）研磨 完成鑲嵌的試樣先在 100砂紙上進(jìn)行粗磨，獲得平整的觀察面后依次在 200、400、600、800、1000的干砂上打磨，以獲得光滑的磨面。（3）拋光 采用粒度為 金剛石拋光膏進(jìn)行拋光，以獲得光亮鏡面為準(zhǔn)。（4）腐蝕 腐蝕劑選用苦味酸、乙醇和冰醋酸的均勻混合水溶液（具體成分如表 所示），腐蝕時(shí)間根據(jù)加工工藝和試樣腐蝕后的昏暗程度而定，正擠壓一般約為 6s 左右，往復(fù)擠壓一般為 10s 左右。（5）拍照 采用 Olympus H2UMA 型金相采集系統(tǒng)，對(duì)試樣進(jìn)行顯微組織觀察、采集照片。 掃描電鏡（SEM）和能譜（EDS）分析實(shí)驗(yàn)設(shè)備：采用 Philipsquanta2000 型掃描電子顯微鏡。目 的：對(duì)正擠壓、往復(fù)擠壓態(tài)的合金中組織、相和第二相的元素組成進(jìn)行分析，觀察不同加工工藝條件下合金的組織和第二相的形貌及其分布。 腐蝕性能分析鎂合金用于血管支架材料，除了力學(xué)性能要滿足要求外，最重要的應(yīng)用指標(biāo)是鎂合金在生物體內(nèi)的降解速率，Erinc 等人通過研究商用系列鎂合金作為植入材料，建立了一套鎂合金作為生物植入材料的鑒定標(biāo)準(zhǔn)：首先，在 37℃人體模擬體液中，有效服役期在 36 個(gè)月；其次材料的延伸率應(yīng)不小于 15%，抗拉強(qiáng)度不低于250MPa。通過前面的論述可知，正擠壓、往復(fù)擠壓工藝和等通道轉(zhuǎn)角工藝加工的合金，力學(xué)性能都得到了明顯改善，可以滿足血管支架材料的力學(xué)性能要求。 本章主要對(duì)正擠壓、往復(fù)擠壓態(tài)合金的腐蝕性能進(jìn)行分析，主要從電化學(xué)腐蝕、失重實(shí)驗(yàn)、腐蝕形貌三個(gè)方面來探討三種不同的擠壓工藝對(duì)合金腐蝕性能的影響。腐蝕性能測(cè)試均在模擬體液中（SBF）進(jìn)行選取的 SBF 其理化環(huán)境與人體血漿的基本相同，其所需試劑的具體成分和含量如表 所示：其中在溶液配制過程中試劑的添加順序應(yīng)嚴(yán)格按照表 所示的序號(hào)依次加入，在上一添加試劑完全溶解后方可繼續(xù)添加下一種試劑。待 Tris 完全溶解后將其放在室溫下逐滴添加 ，使其接近于人體血漿的 pH 值。滴加過程中用玻璃棒充分?jǐn)嚢枋谷芤夯旌暇鶆?，并?pH 計(jì)測(cè)定其在室溫狀態(tài)下的 pH 值， 時(shí)停止添加，配制完成。不同加工工藝的鎂合金在模擬體液中經(jīng)過一定時(shí)間的浸泡腐蝕后，其表面的腐蝕形貌會(huì)有很大差異，通過觀察合金的表面腐蝕形貌來判斷合金的腐蝕行為，通常點(diǎn)蝕會(huì)在表面形成明顯的點(diǎn)蝕坑，均勻腐蝕則不會(huì)觀察到點(diǎn)蝕坑，而且通過形貌可以觀察到合金整體均勻腐蝕，因此，鎂合金表面的腐蝕形貌可以定性分析鎂合金發(fā)生腐蝕的方式。 本文將浸泡