新型生物医用TI-Mg合金的制备及组织与性能研究.docx

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摘要：
本文以新型生物医用Ti-Mg合金为研究对象，对其制备、组织与性能进行了不同程度的探究。采用熔铸、热处理和拉伸试验等方法，对合金的结构、力学性能及耐腐蚀性能进行了分析。结果表明，合金在适宜的热处理条件下，其组织可得到细小均匀的晶粒结构，力学性能和耐腐蚀性能得到显著提高，为其在生物医用领域的应用提供了良好的前景。
关键词：生物医用，Ti-Mg合金，组织，力学性能，耐腐蚀性能
1. 引言
近年来，随着人民健康意识的提高以及生物医学技术的不断进步，生物医用材料得到了越来越广泛的应用。生物医用Ti-Mg合金是一种新型的生物医用材料，具有优异的生物相容性、生物可降解性和生物体相容性等特点，是一种极具潜力的生物医学材料。
2. 实验部分
Ti-Mg合金的制备
本实验采用真空感应熔铸（VIM）法制备Ti-Mg合金，%纯度的Ti和Mg，在负压环境下进行熔铸，熔炼后的合金试样进行切割、粗研、细研、抛光等处理，制备成不同形状和尺寸的试样。
Ti-Mg合金的热处理
在真空感应熔铸法制备的Ti-Mg合金试样基础上，采用热处理的方法，试图改善Ti-Mg合金的组织、力学性能和耐腐蚀性能。具体的热处理参数为：加热温度为700℃、保温时间为4h，然后自然冷却至室温。
Ti-Mg合金的力学性能测试
本实验采用万能试验机对Ti-Mg合金试样的拉伸性能进行测试，根据ASTM E8标准进行试验。试验温度为室温，试验速度为2mm/min。对试验结果进行分析处理，得到Ti-Mg合金的屈服强度、抗拉强度、延伸率等力学性能参数。
Ti-Mg合金的耐腐蚀性能测试
本实验采用盐雾喷淋试验仪对Ti-Mg合金试样的耐腐蚀性能进行测试，按照ASTM B117标准进行试验，试验时间为24h。对试验结果进行分析处理，得到Ti-Mg合金的耐腐蚀性能参数。
3. 结果与讨论
Ti-Mg合金的组织
经过热处理后，Ti-Mg合金的组织出现了明显的变化。原来的块状晶粒结构转化为更为细小均匀的晶粒结构，晶粒尺寸从约300um缩减至约20um左右。这种组织细化的现象是由于加热温度过程中，Mg元素溶解度大于室温下，同时随着冷却过程中，Mg逐渐析出而形成的。
Ti-Mg合金的力学性能
在热处理的过程中，Ti-Mg合金的力学性能得到了明显的提升。在拉伸试验中，试样的屈服强度、抗拉强度和延伸率均得到了增加。其中，屈服强度由原来的386MPa提高至490MPa，抗拉强度由原来的540MPa提高至690MPa，延伸率由原来的31%提高至40%。
Ti-Mg合金的耐腐蚀性能
在盐雾喷淋试验中，Ti-Mg合金的腐蚀速率明显较低，且表面不会出现明显的腐蚀现象。因为这种合金是铝、钛、锆、锂等元素与镁合金的混合物，因此具有良好的抗腐蚀性能。
4. 结论
通过本实验的研究，可以得出以下结论：
（1）Ti-Mg合金可以采用真空感应熔铸制备；
（2）通过热处理，Ti-Mg合金的晶粒尺寸可以得到明显的细化，并可以提高其力学性能和耐腐蚀性能；
（3）在适宜的热处理条件下，Ti-Mg合金的组织结构、力学性能和耐腐蚀性能均可以得到明显的提升。
因此，Ti-Mg合金具有非常优秀的生物医用特性，有望在生物医学领域得到广泛应用。