醫(yī)用Mg-Zn-Ca-Mn合金組織與腐蝕性能的研究.pdf

1、針對(duì)醫(yī)用鎂合金的耐蝕性較差和人體環(huán)境的復(fù)雜性，本文選取了無毒且具有良好的生物相容性的金屬元素Ca、Zn和Mn作為合金組元。利用真空感應(yīng)熔煉，采用金屬模澆鑄制備了Mg(100-x-y-z)-Znx-Cay-Mnz四元合金。研究了Zn、Ca以及Mn的相對(duì)含量不同和熱處理工藝不同對(duì)鎂合金的顯微組織和腐蝕性能的影響。用光學(xué)顯微鏡(OM)和X射線衍射儀(XRD)對(duì)不同狀態(tài)的Mg(100-x-y-z)-Znx-Cay-Mnz合金試樣進(jìn)行了顯微組織觀

2、察和物相分析。采用掃描電鏡(SEM)和能譜儀(EDS)分析鎂合金試樣腐蝕過程中的腐蝕形貌。采用失重法和電化學(xué)測試探討了不同狀態(tài)Mg(100-x-y-z)-Znx-Cay-Mnz合金在Hank's模擬體液中的腐蝕機(jī)理。
　　 研究結(jié)果表明：純鎂由于其晶界晶內(nèi)并無選擇性，在PBS溶液和Hank's模擬體液中表現(xiàn)出典型的局部腐蝕。
　　 Mn元素在低于1.5％時(shí)，可以細(xì)化鑄態(tài)鎂合金的組織。固溶處理消除了鑄態(tài)組織中的微觀偏析，且

3、晶粒的生長形狀最終類似六邊形。而且經(jīng)過時(shí)效處理后，均勻分布的Mg-Zn固溶體和Mg-Mn固溶體的電極電位較高，可提高合金基體的電極電位，同時(shí)陰極相Mg2Ca相的體積分?jǐn)?shù)的有效降低，可以改善鎂合金的耐蝕性能。
　　 鑄態(tài)合金的局部腐蝕嚴(yán)重，在腐蝕區(qū)內(nèi)形成腐蝕臺(tái)階，且存在“河流狀”和“骨架狀”的腐蝕形貌。而熱處理態(tài)合金的腐蝕表現(xiàn)的相對(duì)均勻。
　　 鎂合金在Hank’s模擬體液中的腐蝕，主要是和水分子以及大量的活性陰離子反應(yīng)。

4、且pH值的升高，致使氫電極電位變負(fù)，阻礙了氫去極化過程，延緩了金屬的腐蝕。另外發(fā)現(xiàn)，固溶時(shí)效態(tài)合金在腐蝕過程中，膜層內(nèi)外存在Mg2+的濃差極化，可加速合金的腐蝕。同時(shí)，Cl-在膜層表面的選擇性吸附，激活了小孔腐蝕。
　　 經(jīng)過對(duì)比分析平均腐蝕速率和電化學(xué)腐蝕速率，固溶態(tài)Mg-2.0Zn-0.3Ca-1.3Mn合金(0.125mm/a)的耐腐蝕效果最佳。而且合金在浸泡過程中的腐蝕電流密度無波動(dòng)，也即電化學(xué)腐蝕速率無突變，說明合金的