医用镁合金微细管精密成形机理及工艺控制研究

可降解镁合金可以避免目前普通支架和导管植入人体后带来的不利影响，在生物医学应用上具有广阔的发展前景。临床上对微细支架材质要求和制造精度非常严格，要求管壁厚度相当均匀和坚固，具有良好的弹塑性。镁合金作为一种难成形金属，其塑性成形尤其是冷成形很困难，另外血管支架本身尺寸小精度高，因此，医用镁合金支架和导管用管材的成形面临着更大的挑战。本项目提出研究医用可降解镁合金的成形性能，管材精密挤压制坯和拉拔的成形机理，摩擦特点和润滑措施。分析材料温、热成形的微观组织演变的规律，优化挤压工艺参数和工具、模具设计，提高挤压管坯和拉拔管材的精度。研究电致塑性拉拔镁合金管材的方法，提高材料塑性，增加成形精度和效率。通过本项目的研究，为镁合金在医用支架和导管上的应用提供理论支持和技术指导，同时丰富难成形材料薄壁精密管材成形的理论和工艺方法。

作为一种可降解的生物相容性材料，镁合金在血管支架的生产中有着广阔的应用前景。血管支架加工中所需的镁合金微细管外径不足3mm，壁厚在0.2mm 左右。镁合金是密排六方晶体，成形性能较差，其微细管的加工较为困难。因而，研究镁合金微细管的成形工艺对可降解血管支架的应用具有重要意义。. 本项目的研究中提出了镁合金微细管材成形的技术路线，结合了热挤压和冷拉拔，系统研究了镁合金的热成形性能，设计并制造了成形装备，研究了镁合金微细管的挤压-拉拔工艺，成形出目前可见报道的最细的微合金微细管（外径2.9mm，壁厚0.27mm）。. 通过热压缩实验，得到了挤压态ZK30，WE43，ZM21和AE21的镁合金流动应力曲线，分析了变形温度和应变速率对流动应力曲线及微观组织的影响，绘制出了镁合金的加工图，并利用加工图模拟镁合金反挤压工艺的成形性能，分析热挤压工艺参数对微观组织的影响。利用Schmid 因子，分析了镁合金的变形模式及孪生的形成，并提出了控制孪生的方法。通过金相观察，研究了变形温度、应变速率和初始晶粒大小对镁合金孪晶形成及动态再结晶的影响。. 利用所设计的挤压和拉拔装置，进行镁合金微细管的热挤压和室温拉拔实验，最终加工出的微细管材，并得到了挤压和拉拔过程中的载荷-位移曲线，分析加工参数对成形载荷的影响规律。进行镁合金的室温力学性能实验，利用数值模拟分析ZM21 、ZK30镁合金的冷拔工艺，并分析模角大小和摩擦系数对拉拔工艺的影响。研究ZM21、ZK30镁合金管材拉拔过程中的微观组织演化，分析退火工艺参数对退火再结晶组织的影响。. 分析材料热成形的微观组织演变的规律，优化挤压工艺参数和工具、模具设计，提高挤压管坯和拉拔管材的精度。利用热反挤压和冷拉拔工艺联合的方式成功地制备了为后续的实验用镁合金血管支架提供了很好的基础。. 通过本项目的研究，为镁合金在医用支架和导管上的应用提供理论支持和技术指导，同时丰富难成形材料薄壁精密管材成形的理论和工艺方法。.