CN107570551A - 一种镁合金微细管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种镁合金微细管及其制备方法,属于金属材料精密加工领域。该方法包括以下步骤:(1)将镁合金坯料挤压,得到无缝挤压管坯;(2)将得到无缝挤压管坯去应力退火;(3)将退火后的无缝挤压管坯进行多道次拉拔、中间退火,得到镁合金微细管。本发明制得的镁合金微细管表面质量良好、尺寸精确、壁厚均匀、力学性能优良,并且该加工方法工艺简单、成本低、加工效率高,可大批量生产。该镁合金微细管可以作为结构件应用于汽车、电子领域,也可以作为医用植入物,用来制备血管支架。
Description
技术领域
本发明属于金属材料精密加工领域,具体为一种镁合金微细管及其制备方法。
背景技术
地球上镁资源丰富,地壳中镁的含量为2.77%,仅次于铝和铁。近年来,随着镁产量的不断增加,人们对镁合金的研究也越来越深入,在镁合金制备加工工艺方面取得了一系列突破,使其性能不断提高,极大地扩展了镁合金的应用。镁合金是目前应用中最轻的金属材料。其密度小,比强度和比刚度高,阻尼性能、导电导热性能及电磁屏蔽性能优良。另外镁是人体所必须的一种重要元素,镁及镁合金的密度和弹性模量与人骨相似,镁可以在人体内降解,以上特性促进了其在生物医学领域的应用,可以用来制备医用可降解体内植入物,如骨钉、骨板、血管支架等。
镁合金管材应用广泛,在航空、航天、汽车、电子产品及医疗器械等领域均有应用。但是镁合金管材的加工还存在着一些问题,特别是微细管的加工。镁合金具有密排六方结构,室温下滑移系少,导致其塑性较差,变形加工困难,镁合金的塑性加工工艺还不成熟。镁合金微细管尺寸比较小,成形比较困难,无法通过常用的金属加工方法生产出来。因此,为了加工出尺寸合适的镁合金微细管,需要对镁合金微细管的成型过程进行细致的研究,开发出工艺简单、精度高、易于生产的加工方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提供一种镁合金微细管及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的,
一种镁合金微细管,其特征在于,所述镁合金微细管的规格为:外径3.1~3.6mm,壁厚0.25~0.45mm。
一种镁合金微细管,其特征在于,所述镁合金微细管的力学性能为:抗拉强度≥200Mpa,屈服强度≥150Mpa,伸长率≥10%。
上述镁合金微细管的制备工艺包括以下步骤:
(1)将镁合金坯料挤压,得到无缝挤压管坯;
(2)将得到无缝挤压管坯去应力退火;
(3)将退火后的无缝挤压管坯进行多道次拉拔,每道次拉拔之后进行中间退火,得到镁合金微细管。
优选地,步骤(1)中,所述的挤压温度为250℃~450℃,挤压速度为1~10mm/s,制得的无缝挤压管坯外径6~10mm,优选8mm,内径4~9mm,优选6mm。
优选地,步骤(2)中,所述的去应力退火在箱式电阻炉中进行,所述的去应力退火温度为200℃~350℃,时间为5~60min。
优选地,步骤(3)中,所述的多道次拉拔工艺:前时间段为空拉阶段,后时间段为长芯杆拉拔阶段,多道次拉拔过程中每道次拉拔的变形量为1%~31%,拉拔速度为1~10mm/min,拉拔温度为200℃~250℃,每道次拉拔前保温20min,每道次拉拔之后进行200℃~350℃、5~60min的去应力退火。
进一步优选进行多道次空拉,拉拔温度为240℃~250℃;进行多道次长芯杆拉拔,拉拔温度为220℃~230℃。
本发明镁合金微细管在Hank’s模拟体液中浸泡十四天的腐蚀速率小于0.5mm/y。
本发明镁合金微细管可以应用于电子、汽车及其它制造领域,尤其适用于生物医学领域,可以用来制备可降解血管支架。
本发明方法采用热挤压、空拉、长芯杆拉拔、箱式炉退火等加工工艺,制备出了镁合金微细管。制得的镁合金微细管表面质量良好、尺寸精确、壁厚均匀、力学性能优良,并且该加工方法工艺简单、成本低、加工效率高,可大批量生产,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明中多道次长芯杆拉拔过程的示意图;
1为活动长芯杆,2为管坯,3为拉拔模具。
图2为实施案例1中拉拔最终道次微细管的显微组织图。
具体实施方式
以下结合具体的实施案例进一步说明本发明,指出的是:以下实施案例只用于说明本发明的具体实施方法,并不能限制本发明权利保护范围。
实施例1
本实施案例为一种镁合金微细管的制备方法,所述方法包括以下步骤:
(1)在挤压筒的内壁、挤压凹模和挤压凸模表面涂抹润滑剂后放入电阻炉内加热至400℃,放入Mg-4.15Zn-0.27Mn-0.21Ca镁合金挤压坯料,保温5min;将挤压筒、挤压模具、挤压坯料从电阻炉内取出,安装好,待温度降到360℃进行挤压,挤压速度为3mm/s,制得外径为8mm,内径为6mm的管坯;
(2)在箱式炉中,温度为250℃条件下,将镁合金管坯进行时间为30min的去应力退火;
(3)将退火后的管坯进行多道次空拉,每道次拉拔变形量为1%~28%,拉拔速度为3~5mm/min,拉拔温度为240℃~250℃,拉拔前保温10min,每道次拉拔之后进行200℃~350℃、5~60min的去应力退火,得到外径为6mm,内径为3.6mm的细管坯;
(4)将细管坯进行多道次长芯杆拉拔,每道次的拉拔变形量为5%~31%,拉拔速度为2~3mm/min,拉拔温度为220℃~230℃,拉拔前保温10min,每道次拉拔之后进行200℃~350℃、5~60min的去应力退火,得到外径为3.6mm、壁厚0.4mm的镁合金微细管。
实施效果:本实施案例制得的镁合金微细管表面质量良好,尺寸精确,壁厚均匀,壁差率为4%,其抗拉强度为260MPa,屈服强度为210MPa,延伸率为10%,在Hank’s模拟体液中浸泡十四天的腐蚀速率为0.27mm/y。
实施例2
本实施案例为一种镁合金微细管的制备方法,所述方法包括以下步骤:
(1)在挤压筒的内壁、挤压凹模和挤压凸模表面涂抹润滑剂后放入电阻炉内加热至400℃,放入Mg-3.95Zn-0.30Mn-0.18Ca镁合金挤压坯料,保温5min;将挤压筒、挤压模具、挤压坯料从电阻炉内取出,安装好,待温度降到380℃进行挤压,挤压速度为3mm/s,制得外径为8mm,内径为6mm的管坯;
(2)在箱式炉中,温度为300℃条件下,将镁合金管坯进行时间为30min的去应力退火;
(3)将退火后的管坯进行多道次空拉,每道次拉拔变形量为1%~28%,拉拔速度为5~8mm/min,拉拔温度为250℃,拉拔前保温20min,每道次拉拔之后进行200℃~350℃、5~60min的去应力退火,得到外径为6mm,内径为3.6mm的细管坯;
(4)将细管坯进行多道次长芯杆拉拔,每道次的拉拔变形量为5%~31%,拉拔速度为2~3mm/min,拉拔温度为220℃~230℃,拉拔前保温20min,每道次拉拔之后进行200℃~350℃、5~60min的去应力退火,得到外径为3.6mm、壁厚0.4mm的镁合金微细管。
实施效果:本实施案例制得的镁合金微细管表面质量良好,尺寸精确,壁厚均匀,壁差率为3%,其抗拉强度为254MPa,屈服强度为200MPa,延伸率为11.6%,在Hank’s模拟体液中浸泡十四天的腐蚀速率为0.26mm/y。
实施例3
本实施案例为一种镁合金微细管的制备方法,所述方法包括以下步骤:
(1)在挤压筒的内壁、挤压凹模和挤压凸模表面涂抹润滑剂后放入电阻炉内加热至400℃,放入Mg-4.04Zn-0.18Mn-0.18Ca镁合金挤压坯料,保温5min;将挤压筒、挤压模具、挤压坯料从电阻炉内取出,安装好,待温度降到360℃进行挤压,挤压速度为3mm/s,制得外径为8mm,内径为6mm的管坯;
(2)在箱式炉中,温度为250℃条件下,将镁合金管坯进行时间为30min的去应力退火;
(3)将退火后的管坯进行多道次空拉,每道次拉拔变形量为1%~28%,拉拔速度为3~5mm/min,拉拔温度为250℃,拉拔前保温10min,每道次拉拔之后进行200℃~350℃、5~60min的去应力退火,得到外径为6mm,内径为3.6mm的细管坯;
(4)将细管坯进行多道次长芯杆拉拔,每道次的拉拔变形量为5%~31%,拉拔速度为2~3mm/min,拉拔温度为220℃~230℃,拉拔前保温10min,每道次拉拔之后进行200℃~350℃、5~60min的去应力退火,得到外径为3.1mm、壁厚0.25mm的镁合金微细管。
实施效果:本实施案例制得的镁合金微细管表面质量良好,尺寸精确,壁厚均匀,壁差率为5%。
实施例4
本实施案例为一种镁合金微细管的制备方法,所述方法包括以下步骤:
(1)在挤压筒的内壁、挤压凹模和挤压凸模表面涂抹润滑剂后放入电阻炉内加热至400℃,放入Mg-3.95Zn-0.30Mn-0.18Ca镁合金挤压坯料,保温5min;将挤压筒、挤压模具、挤压坯料从电阻炉内取出,安装好,待温度降到380℃进行挤压,挤压速度为3mm/s,制得外径为8mm,内径为6mm的管坯;
(2)在箱式炉中,温度为300℃条件下,将镁合金管坯进行时间为30min的去应力退火;
(3)将退火后的管坯进行多道次空拉,每道次拉拔变形量为1%~28%,拉拔速度为5~8mm/min,拉拔温度为250℃,拉拔前保温20min,每道次拉拔之后进行200℃~350℃、5~60min的去应力退火,得到外径为6mm,内径为3.6mm的细管坯;
(4)将细管坯进行多道次长芯杆拉拔,每道次的拉拔变形量为5%~31%,拉拔速度为2~3mm/min,拉拔温度为220℃~230℃,拉拔前保温20min,每道次拉拔之后进行200℃~350℃、5~60min的去应力退火,得到外径为3.1mm、壁厚0.25mm的镁合金微细管。
实施效果:本实施案例制得的镁合金微细管表面质量良好,尺寸精确,壁厚均匀,壁差率为3%。
尽管这里已详细列出并说明了优选实施案例,但是本领域技术人员可知,可在不脱离本发明精髓的情况下进行各种改进、添加、替换等,这些内容都被认为处于权利要求所限定的本发明的范围之内。
Claims (10)
1.一种镁合金微细管,其特征在于,所述镁合金微细管的规格为:外径3.1~3.6mm,壁厚0.25~0.45mm。
2.按照权利要求1所述的一种镁合金微细管,其特征在于,所述镁合金微细管的力学性能为:抗拉强度≥200Mpa,屈服强度≥150Mpa,伸长率≥10%。
3.制备权利要求1或2所述的镁合金微细管的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将镁合金坯料挤压,得到无缝挤压管坯;
(2)将得到无缝挤压管坯去应力退火;
(3)将退火后的无缝挤压管坯进行多道次拉拔,每道次拉拔之后进行中间退火,得到镁合金微细管。
4.按照权利要求3的方法,其特征在于,步骤(1)中,所述的挤压温度为250℃~450℃,挤压速度为1~10mm/s,制得的无缝挤压管坯外径6~10mm,内径4~9mm。
5.按照权利要求4的方法,其特征在于,步骤(1)中,缝挤压管坯外径为8mm,内径为6mm。
6.按照权利要求3的方法,其特征在于,步骤(2)中,所述的去应力退火在箱式电阻炉中进行,所述的去应力退火温度为200℃~350℃,时间为5~60min。
7.按照权利要求3的方法,其特征在于,步骤(3)中,所述的多道次拉拔工艺:前时间段为空拉阶段,后时间段为长芯杆拉拔阶段,多道次拉拔过程中每道次拉拔的变形量为1%~31%,拉拔速度为1~10mm/min,拉拔温度为200℃~250℃,每道次拉拔前保温20min,每道次拉拔之后进行200℃~350℃、5~60min的去应力退火。
8.按照权利要求7的方法,其特征在于,进行多道次空拉,拉拔温度为240℃~250℃;进行多道次长芯杆拉拔,拉拔温度为220℃~230℃。
9.权利要求1或2所述的镁合金微细管的应用,应用于电子、汽车及其它制造领域。
10.权利要求1或2所述的镁合金微细管的应用,用于生物医学领域,用来制备可降解血管支架。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180112 |
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