生物医用镁合金 PPT课件
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镁及镁合金材料与热处理 教学PPT课件
金属材料热处理
1镁及镁合金
镁的来源：
• 海水含量为 2.8% ，也以其它方式存在.
• 白云石：dolomite (CaMg(CO3)2) .
• 菱镁矿：magnesite (MgCO3) .
• 光卤石：Carnallite (KMgCl3.6H2O).
• 镁是在自然界中分布最广的十个元素之一.
• 纯度99.8% 镁的就可以应用，但纯镁很少应用于工程中.
（3）T4,淬火处理。
可以提高合金的抗拉强度和延伸率，ZM5常用此规范。
为提高过饱和固溶度，淬火温度只比固相线低5-10℃。加热时间较长（砂型厚壁铸件）
（4）T6,淬火+人工时效。
目的：提高合金的屈服强度，塑性有所降低。主要应用于Mg-Al-Zn系和Mg-RE-Zr系合金。
10
金属材料热处理
1.3常见的镁合金
镁合金常用热处理类型
（1）T1（人工时效）, 铸造或铸锭变形加工后，不再单独进行固溶处理而是直接人工时效。
特点：工艺简单，有一定的实效强化效果
如Mg-Zn合金，重新加热淬火会造成粗晶粒组织，时效后综合性能反不如T1状态。
（2）T2（退火），为了消除铸件残余应力及变形合金的冷作硬化而进行的退火处理。
如：Mg-Al-Zn系铸造合金ZM5的退火规程为350℃加热2-3h，空冷，冷却速度对性能无影响。
• 1927～1930年：德国生产的汽车平均每辆用73.8公斤镁合金。
• 1936～1940年：德国大众汽车（巴西）公司在“甲壳虫”汽车上累计用了4万
吨镁合金（曲轴箱、传动箱壳体）。
2
金属材料热处理
镁的发展过程：
•1948～1962年：美国采用热室压铸机生产了数百万件汽车镁压铸件。
1镁及镁合金
镁的来源：
• 海水含量为 2.8% ，也以其它方式存在.
• 白云石：dolomite (CaMg(CO3)2) .
• 菱镁矿：magnesite (MgCO3) .
• 光卤石：Carnallite (KMgCl3.6H2O).
• 镁是在自然界中分布最广的十个元素之一.
• 纯度99.8% 镁的就可以应用，但纯镁很少应用于工程中.
（3）T4,淬火处理。
可以提高合金的抗拉强度和延伸率，ZM5常用此规范。
为提高过饱和固溶度，淬火温度只比固相线低5-10℃。加热时间较长（砂型厚壁铸件）
（4）T6,淬火+人工时效。
目的：提高合金的屈服强度，塑性有所降低。主要应用于Mg-Al-Zn系和Mg-RE-Zr系合金。
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金属材料热处理
1.3常见的镁合金
镁合金常用热处理类型
（1）T1（人工时效）, 铸造或铸锭变形加工后，不再单独进行固溶处理而是直接人工时效。
特点：工艺简单，有一定的实效强化效果
如Mg-Zn合金，重新加热淬火会造成粗晶粒组织，时效后综合性能反不如T1状态。
（2）T2（退火），为了消除铸件残余应力及变形合金的冷作硬化而进行的退火处理。
如：Mg-Al-Zn系铸造合金ZM5的退火规程为350℃加热2-3h，空冷，冷却速度对性能无影响。
• 1927～1930年：德国生产的汽车平均每辆用73.8公斤镁合金。
• 1936～1940年：德国大众汽车（巴西）公司在“甲壳虫”汽车上累计用了4万
吨镁合金（曲轴箱、传动箱壳体）。
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金属材料热处理
镁的发展过程：
•1948～1962年：美国采用热室压铸机生产了数百万件汽车镁压铸件。
生物医用材料ppt课件
正器具等。
可锻可铸，机械性能好 价格高，加工难、 常用来制作人工关节的金 硬度有硬，中，软之分 应用不够普及 属间华东联接。
USA Organogenesis Inc., Massa, USA
Intergra Life Science, NJ, USA Smith & Nephew, UK
Interpore Cross International Inc., USA
8
目录
生物医用材料市场发展概况 生物医用材料的基本特性及分类 金属生物医用材料 无机生物医用材料 有机高分子生物医用材料 杂化生物医用材料
13
三、生物医用材料的分类
按材料的用途进行分类：
生物医用材料
口腔医用材料 硬组织修复与替换材料(用于骨骼和
关节等) 软组织修复与替代材料(用于皮肤、
肌肉、心、肺、胃等) 医疗器械材料
14
按材料的组成进行分类：
金属生物医用材料:包括不锈钢、钴基合金，钛及合金等，广泛应用 于人工假体、人工关节、医疗器械等。 无机生物医用材料：分为惰性生物陶瓷、生物玻璃、碳素材料。 有机高分子生物医用材料：分为天然的和合成的，天然的如多糖类、 蛋白类，合成的聚氨酯、聚乙烯、聚乳酸、聚四氟乙烯等，用于人体 器官、组织、关节、药物载体等。 杂化生物医用材料：不同种材料的混合或结合，克服单一材料的缺点， 可获得性能更优的材料。
2000万心血管病患者 --------每年需要24万套人工心瓣膜
肾衰患者 --------每年需要12万个肾透析器
……
5
全球生物医用材料 细分市场发展
矫形外科修复材料 和制品
增长率26%
心血管系统修复材 料、血液净化材料
镁合金成型与应用幻灯片PPT
影响镁合金压铸发展的主要问题是合金液易氧化燃烧，这给熔炼带来一系列困 难，并造成对环境和合金本身的污染，对熔炼设备的侵蚀及压铸生产成本的增加。
壓鑄鎂合金中以AZ91D和AZ81強度最高.AZ91D為目前最常用之鎂合金，有良 好之耐蝕性﹑鑄造性.耐蝕性是因為對鐵﹑銅﹑鎳，嚴格控制的結果.汽車﹑電腦零 件﹑運動器材﹑手工具為典型用途.
2021/5/21
1
鎂合金與鋁合金及鋼鐵之比強度及比耐力之比較圖
2021/5/21
2
镁合金铸造成型技术
1.1 压铸镁合金
(Die casting process)
自1927年推出高强度MgAl9Znl以来，镁合金的工业应用 获得了实质性进展。1936年车公开始用压铸镁合金生产“甲 壳虫”汽车的发动机传动系统零件，至1980年，镁合金压铸 件用达38万吨。德国政府制订了一个投资2500万德国马克的 镁合金研究开发计划，主要研究压合金工艺，快速原型化与工 具制造技术和半固态成型工艺，以提高德国在镁合金应用方面 的能力。全球鎂壓鑄品的應用已由1991年的約24,000噸提高 至1998年的71,000噸。而此增加的部分，有80%以上係用 在汽車零組件上。
鋁(Al)
8.3-9.7 7.0-8.5 5.5-6.5 4.4-5.4 1.7-2.2 3.4-4.6
鋅(Zn)
0.35-1.0 0.3-1.0 0.22max 0.22max 0.1max 0.22max
錳(Mn)
0.15-0.50 0.17min 0.24-0.6 0.26-0.6 0.5min 0.25
220
185
160
150
130
120
105
165
_
130
壓鑄鎂合金中以AZ91D和AZ81強度最高.AZ91D為目前最常用之鎂合金，有良 好之耐蝕性﹑鑄造性.耐蝕性是因為對鐵﹑銅﹑鎳，嚴格控制的結果.汽車﹑電腦零 件﹑運動器材﹑手工具為典型用途.
2021/5/21
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鎂合金與鋁合金及鋼鐵之比強度及比耐力之比較圖
2021/5/21
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镁合金铸造成型技术
1.1 压铸镁合金
(Die casting process)
自1927年推出高强度MgAl9Znl以来，镁合金的工业应用 获得了实质性进展。1936年车公开始用压铸镁合金生产“甲 壳虫”汽车的发动机传动系统零件，至1980年，镁合金压铸 件用达38万吨。德国政府制订了一个投资2500万德国马克的 镁合金研究开发计划，主要研究压合金工艺，快速原型化与工 具制造技术和半固态成型工艺，以提高德国在镁合金应用方面 的能力。全球鎂壓鑄品的應用已由1991年的約24,000噸提高 至1998年的71,000噸。而此增加的部分，有80%以上係用 在汽車零組件上。
鋁(Al)
8.3-9.7 7.0-8.5 5.5-6.5 4.4-5.4 1.7-2.2 3.4-4.6
鋅(Zn)
0.35-1.0 0.3-1.0 0.22max 0.22max 0.1max 0.22max
錳(Mn)
0.15-0.50 0.17min 0.24-0.6 0.26-0.6 0.5min 0.25
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镁合金材料课件
化可提高合金的强度并具有更好的铸造性能。通过
控制杂质含量，可通过压铸工艺生产出力学、耐腐
蚀等综合性能优良的镁合金铸件，如最常见、使用 量最大的AZ91合金。
变形镁合金
与铸造镁合金相比，变形镁合金材料比铸造 镁合金材料具有更高的强度，更好的延展性，更 多样化的力学性能，从而满足更多样的结构件的 需求。研究与开发新型变形镁合金，开发变形镁 合金生产新工艺，是国际镁协会（IMA）在2000年 提出的发展镁合金材料的最重要、最具挑战性且 是最长远的目标和计划。
二、镁合金的分类和性能
按化学成分
Mg-Mn，Mg-AL-Mn(AM)，Mg-AlZn-Mn(Az)，Mg-Zn-Zr(Z
强烈的细化晶粒作用
按加工工艺
铸造镁合金和变形镁合金
铸造镁合金
大量镁合金产品采用铸造工艺进行生产。尤其 是采用压铸工艺（Die Casting）生产。压铸工艺生 产镁合金具有生产效率高、精度高、凝固组织优良 和可生产薄壁及复杂形状铸件。 最常见的压铸镁合金是Mg-Al系合金，用铝合金
国外专家认为镁合金研究与开发基本可分为4个 阶段：铸造镁合金、压铸镁合金、变形镁合金、快速 凝固镁合金。
国际镁协会（IMA）在2000年提出的发展镁合金
材料的战略。
目前，主要是采用传统铸造工艺生产镁合金；
近期的研究工作主要集中在镁合金压铸和半固态
触变压铸技术上；
变形镁合金的发展是长远的目标和计划。
镁合金具有轻量化、高比强度、电 磁屏蔽、高阻尼性的特点,可满足航 空航天领域对轻质、吸噪、减振、 防辐射的要求，也是减轻武器装备 质量，实现轻量化，提高各项战术 性能的理想结构材料。
减重-推力-射程
镁合金材料在3C产业上的应用
computer
控制杂质含量，可通过压铸工艺生产出力学、耐腐
蚀等综合性能优良的镁合金铸件，如最常见、使用 量最大的AZ91合金。
变形镁合金
与铸造镁合金相比，变形镁合金材料比铸造 镁合金材料具有更高的强度，更好的延展性，更 多样化的力学性能，从而满足更多样的结构件的 需求。研究与开发新型变形镁合金，开发变形镁 合金生产新工艺，是国际镁协会（IMA）在2000年 提出的发展镁合金材料的最重要、最具挑战性且 是最长远的目标和计划。
二、镁合金的分类和性能
按化学成分
Mg-Mn，Mg-AL-Mn(AM)，Mg-AlZn-Mn(Az)，Mg-Zn-Zr(Z
强烈的细化晶粒作用
按加工工艺
铸造镁合金和变形镁合金
铸造镁合金
大量镁合金产品采用铸造工艺进行生产。尤其 是采用压铸工艺（Die Casting）生产。压铸工艺生 产镁合金具有生产效率高、精度高、凝固组织优良 和可生产薄壁及复杂形状铸件。 最常见的压铸镁合金是Mg-Al系合金，用铝合金
国外专家认为镁合金研究与开发基本可分为4个 阶段：铸造镁合金、压铸镁合金、变形镁合金、快速 凝固镁合金。
国际镁协会（IMA）在2000年提出的发展镁合金
材料的战略。
目前，主要是采用传统铸造工艺生产镁合金；
近期的研究工作主要集中在镁合金压铸和半固态
触变压铸技术上；
变形镁合金的发展是长远的目标和计划。
镁合金具有轻量化、高比强度、电 磁屏蔽、高阻尼性的特点,可满足航 空航天领域对轻质、吸噪、减振、 防辐射的要求，也是减轻武器装备 质量，实现轻量化，提高各项战术 性能的理想结构材料。
减重-推力-射程
镁合金材料在3C产业上的应用
computer
《镁合金压铸成型》课件
其他工具
用于辅助镁合金压铸的工具，如喷嘴、模具喷 涂剂、测温仪等。
镁合金压铸的应用
汽车工业
用于制造汽车零部件，如发动机壳体、底盘 构件等。
计算机工业
制造计算机外壳、键盘框架等。
轻型工业
在航空航天、电子设备等领域广泛应用。
其他行业
镁合金压铸可应用于各种行业，如医疗设备、 家电、体育器材等。
镁合金压铸的优点和局限性
设备操作问题
对操作人员进行培训，加 强设备维护和安全措施， 减少操作问题。
结论
1 镁合金压铸成型的前景
随着科学技术的不断进步，镁合金压铸将成为制造业的重要方向。
2 发展趋势
镁合金压铸将更加注重绿色环保、节能减排、提高自动化程度等方面的发展。
参考文献
1. 李明. 镁合金压铸工艺[D]. 东南大学, 2018. 2. 陈宇飞, 等. 镁合金压铸技术应用[J]. 机械制造与自动化, 2019, 48(10): 55-58.
《镁合金压铸成型》PPT 课件
这是一份关于镁合金压铸成型的PPT课件，介绍了镁合金压铸的概述、工艺 流程、成型参数、压铸设备和工具、应用、优点和局限性、常见问题及解决 方法、结论等内容。
镁合金压铸概述
1 轻量化材料
镁合金是一种相对较轻 的材料，具有良好的机 械性能和强度，被广泛 应用于各个行业。
2 高精度成型
冷却
4
充模具的空腔，形成零件的形状。
冷却注铸后的镁合金零件，使其固
化成型，具备所需的强度和刚性。
5
脱模
将固化的镁合金零件从模具中取出，
后处理
6
准备进行后续处理。
对镁合金零件进行去毛刺、修整、 抛光等工艺，以获化的镁合金的温度， 确保它在注铸过程中具有适 当的流动性。
《镁合金的表面处理》课件
制造轻薄设备和电子元器件。
结论
1 提高材料性能和使用寿命
镁合金表面处理对于提高材料性能和使用寿命至关重要。
2 开发适用于不同领域的表面处理技术
开发适用于不同领域的表面处理技术具有重要意义。
《镁合金的表面处理》 PPT课件
镁合金的表面处理对于提高材料性能和使用寿命至关重要。本课件将介绍镁 合金的特点和常见类型，并详细探讨表面处理方法和应用案例。
简介
镁合金的特点
轻量化、强度高、密度小。
常见的镁合金
AZ系列、AM系列、ZE系列。
表面处理方法
1
表面清洗
清洗剂的选择、清洗方法、清洗后的处
电解涂层
2
理。
电解涂层的优点、电解涂层的种类、电
解涂层的工艺流程。
3
喷涂涂层
喷涂涂层的种类、喷涂涂层的优点、喷
机械加工
4
ห้องสมุดไป่ตู้
涂涂层的工艺流程。
机械加工方法、改善镁合金表面质量的 机械加工方法。
应用案例
汽车工业中的应用
提升汽车燃油效率和减轻车 身重量。
航空航天工业中的应用
在飞机结构和发动机部件中 广泛应用。
电子工业中的应用
结论
1 提高材料性能和使用寿命
镁合金表面处理对于提高材料性能和使用寿命至关重要。
2 开发适用于不同领域的表面处理技术
开发适用于不同领域的表面处理技术具有重要意义。
《镁合金的表面处理》 PPT课件
镁合金的表面处理对于提高材料性能和使用寿命至关重要。本课件将介绍镁 合金的特点和常见类型，并详细探讨表面处理方法和应用案例。
简介
镁合金的特点
轻量化、强度高、密度小。
常见的镁合金
AZ系列、AM系列、ZE系列。
表面处理方法
1
表面清洗
清洗剂的选择、清洗方法、清洗后的处
电解涂层
2
理。
电解涂层的优点、电解涂层的种类、电
解涂层的工艺流程。
3
喷涂涂层
喷涂涂层的种类、喷涂涂层的优点、喷
机械加工
4
ห้องสมุดไป่ตู้
涂涂层的工艺流程。
机械加工方法、改善镁合金表面质量的 机械加工方法。
应用案例
汽车工业中的应用
提升汽车燃油效率和减轻车 身重量。
航空航天工业中的应用
在飞机结构和发动机部件中 广泛应用。
电子工业中的应用
详解镁合金材料-精品课件
3、纯镁的熔点为650土1℃。但镁在熔 化温度时极易氧化甚至燃烧，故熔炼技 术比较复杂。
4、镁具有密排六方点阵结构，其塑性变 形能力比铝小。
5、纯镁的强度不高，大致与纯铝差不多。
6、镁具有很高的化学活泼性。其表面氧 化镁薄膜性很脆，而且不如氧化铝薄膜 致密，故镁在潮湿的空气中，特别在盐 水中的抗腐蚀性很差。
镁合金具有较高的比强度和比刚度，并有 高的抗震能力，能承受比铝及其合金大的 冲击载荷，且切削加工性好，易于铸造和 锻压，所以在航天航空工业中获得较大应 用。
第二节 镁合金中的合金元素及其作用
一、镁的合金化
镁的合金化原理与铝的相似，主要是通过 加入合金元素，产生固溶强化、过剩相强 化、沉淀强化和细晶强化，以及提高合金 的抗蚀性和耐热性能。常用合金元素主要 是铝、锌、稀土金属、锂、银、锆、钍、 锰及微量镍等。
第一节 镁及镁合金 第二节 镁合金中的合金元素 第三节 镁合金的生产及热处理特点 第四节 变形镁合金 第五节 铸造镁合金
第一节 概述
一、纯镁的特性 镁在地壳中的储藏量极丰富，其蕴藏量为
2.1%，仅次于铝和铁而占第三位。 其特 点如下： 1、纯镁的比重小，只有1.74，是工业用 金属中最轻的一种。镁合金具有比铝合金 更高的比强度，可达18.8左右。 2、镁的弹性模数E比较小，在室温时E为 45000MPa。
一、变形镁合金
1、镁锌锆系合金(Mg-Zn-Zr)
这类镁合金是热处理强化变形镁合金。其中 镁合金MB15的w（Zn）=5.0％～6.0％，w （Zr）= 0.3％～0.9％，w（Mn）=0.l％。 其沉淀强化相为Mg2Zn3。
MB15的缺点是焊接性差，不能做焊接件。 由于其强度高，耐蚀性好，无应力腐蚀倾向， 能制造形状复杂的大型构件，如飞机上的机 翼长绗、翼肋等，其使用温度不超过150℃。
生物医用材料系列4--生物医学金属材料ppt课件
.
34
金属的毒性主要作用于细胞，可抑制酶的活动， 阻止酶通过细胞膜扩散和破坏溶酶体。
利用测定乳酸脱氢酶(LDH)和6~磷酸葡萄糖脱氢 酶(G~6~PD)活性法检测植入金属对鼠类吞噬细胞的 影响，可以表明；
✓ 有毒金属如钴镍和钴铬合金能损伤细胞，释放 LDH， 降低G~6~PD的活性，
✓ 但钛、铬、钼则能为吞噬细胞所耐受。
.
23
.
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25
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27
提高金属的抗蚀性能措施：
主要依靠其表面保护层和光洁度。 表面保护层借助钝化来实现。铬有最佳的钝化性 能，故合金中含铬量高越易钝化。 金属表面抛光越细，表面活化中心出现越晚，耐 蚀性也随之提高。 除金属材料必须具有良好的钝化性能、合适的成 分与结构外，技术人员必须有正确的操作技术。
– 静力下股骨头负荷压力从头凸面呈放射状向内 传递，应力增高，股骨近端内侧承受的后应力 较大。如股骨头负荷为45.36kg 时，股骨近端内 侧骨皮质应力高达8.27Mpa. 由强大肌力牵拉， 实际应力比理论值还要大三倍。
.
41
人工股骨头每年还要经受3.65106次交变载荷（ 每日一万步计），故材料必须具有高抗疲劳和耐磨损 性能。
+++ 100
0
±
钨W 183.5 1.25
+++ 100
0
-
Te
3
1.28
0
127.6
Ⅶ
锰Mn 054.94 0.52
100 稍抑制 18
+
Ⅷ
铁Fe 55.85 0.55 0.00 -
100 抑制
32
++