可降解WE43鎂合金的扭轉(zhuǎn)與降解性能研究
發(fā)布時(shí)間:2021-04-15 22:35
接骨螺釘是臨床中治療骨折常用的植入器械。鎂合金因具有可降解特性以及與人骨相匹配的力學(xué)性能而有望成為理想的用于接骨螺釘?shù)牟牧。?duì)鎂合金力學(xué)性能的研究主要集中在拉伸、壓縮、彎曲及疲勞性能等,而骨釘在植入時(shí)受到較高的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,且在標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)金屬接骨螺釘?shù)呐まD(zhuǎn)性能有明確的要求,但是對(duì)鎂合金的扭轉(zhuǎn)性能卻缺乏較系統(tǒng)的研究。此外,過高的降解速率也會(huì)阻礙鎂合金植入器械的應(yīng)用。因而,本文研究組織對(duì)鎂合金的扭轉(zhuǎn)及降解性能的影響,并探索同時(shí)提高鎂合金扭轉(zhuǎn)性能和耐蝕性能的方法。本文以擠壓態(tài)WE43鎂合金(Mg-Y-Nd-Zr合金)為初始材料并對(duì)其進(jìn)行不同熱處理(固溶處理(T4)、時(shí)效處理(T5)和固溶時(shí)效處理(T6)),研究熱處理后組織對(duì)WE43扭轉(zhuǎn)性能的影響,并與其對(duì)拉伸性能的影響進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明組織對(duì)扭轉(zhuǎn)和拉伸性能的影響不完全一致。晶粒細(xì)化提高扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和塑性,第二相提高扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度但降低塑性。晶粒尺寸和第二相對(duì)拉伸性能的影響與其對(duì)扭轉(zhuǎn)性能的影響相似?棙(gòu)的作用應(yīng)是導(dǎo)致熱處理后WE43的扭轉(zhuǎn)性能與拉伸性能變化不一致的重要因素。時(shí)效態(tài)WE43具有最高的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和較高的扭轉(zhuǎn)塑性,同時(shí)具有最低的腐蝕速率,其腐蝕速率...
【文章來源】:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:100 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1已應(yīng)用的鎊合金醫(yī)療器械或潛在應(yīng)用:(a)心血管支架(德國Biotronik公司)|1U|;?(b)縫??合線HI;?(c)?MAGNEZIX?系列接骨螺釘(德國Syntellix?AG公司)IU|;?(d)釘板系統(tǒng)(JDBM)lul;??(e)喉部顯微手術(shù)微夾(純鎂)叫⑴傷口縫合裝置(WE21)%?(g)骨科植入物R??Figure?1.1?Already?used?Mg?alloy?medical?devices?or?possible?applications:?(a)?
.,mm,??兩通道的夾角<p和外轉(zhuǎn)角屮均為90?°,因而通過該模具進(jìn)行ECAP時(shí)的道次應(yīng)??變量為0.907t57】。在進(jìn)行ECAP前,首先切出尺寸為(D10mmxl20mm的WE43??棒材,將棒材側(cè)面打磨光滑以減。牛茫粒袝r(shí)的摩擦。ECAP前在模具通道的側(cè)壁??涂抹M〇S2潤(rùn)滑劑并裝配模具,然后使模具升溫至指定溫度。在樣品表面涂抹??M〇S2并將樣品插入通道中保溫15分鐘,之后插入沖頭并使用最大壓力為25T的??液壓機(jī)將樣品擠出,ECAP結(jié)束后迅速拆開模具并取出樣品。每道次ECAP后將??樣品重新打磨至010mm并將截面切割水平,之后重復(fù)上述步驟進(jìn)行后續(xù)道次的??ECAP。每進(jìn)行一道次ECAP后將樣品順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90。再進(jìn)行后一道次ECAP,??即ECAP是按照Be路徑進(jìn)行。??
?第2章實(shí)驗(yàn)材料與方法???其中y為切應(yīng)變,0?(rad)為扭轉(zhuǎn)角,/?和L分別為試樣平行段的半徑和長(zhǎng)??度(其中尺=2.5?1〇1爪,/:=1〇111111),7:("?3)為切應(yīng)力,7'(1^丨11)為扭矩。??R5??^?R?2.5??I?[]?-EEEfc^XZE-""??|?h-10H?卜一i〇——??圖2.2扭轉(zhuǎn)試樣示意圖??Figure?2.2?Schematic?diagram?of?torsional?specimen.??圖2.3扭轉(zhuǎn)性能測(cè)試設(shè)備(接骨螺釘專用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī):TTM?SOI)??Figure?2.3?Torsional?performance?testing?machine?(Torsion?testing?machine?for?bone?screws:??TTM?501)??2.3.2拉伸力學(xué)性能測(cè)試??為研究組織對(duì)扭轉(zhuǎn)和拉伸力學(xué)性能影響的異同,對(duì)不同樣品的拉伸力學(xué)性能??也進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試使用的片狀拉伸試樣如圖2.4所示,試樣的平行段尺寸為:??20?mm><4?mm><2?mm。拉伸實(shí)驗(yàn)在Instron-5569萬能材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行,拉伸速??度為1?mm/min。根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)繪出應(yīng)力-應(yīng)變曲線并通過曲線獲得抗拉強(qiáng)度%、??屈服強(qiáng)度仰和最大拉應(yīng)變(即延伸率)。拉伸斷口通過掃描電鏡進(jìn)行觀察。??拉伸試驗(yàn)每組設(shè)置三個(gè)平行樣。??18??
本文編號(hào):3140210
【文章來源】:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數(shù)】:100 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1已應(yīng)用的鎊合金醫(yī)療器械或潛在應(yīng)用:(a)心血管支架(德國Biotronik公司)|1U|;?(b)縫??合線HI;?(c)?MAGNEZIX?系列接骨螺釘(德國Syntellix?AG公司)IU|;?(d)釘板系統(tǒng)(JDBM)lul;??(e)喉部顯微手術(shù)微夾(純鎂)叫⑴傷口縫合裝置(WE21)%?(g)骨科植入物R??Figure?1.1?Already?used?Mg?alloy?medical?devices?or?possible?applications:?(a)?
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