醫(yī)用鎂合金力學(xué)性能與腐蝕行為研究.pdf

1、針對(duì)醫(yī)用可降解鎂合金，本文選擇具有生物相容性的 Mn和 Zn元素制備了Mg-Mn系和Mg-Zn-Mn系合金，用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、XRD、萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)、電化學(xué)測(cè)試系統(tǒng)和體外浸泡試驗(yàn)系統(tǒng)，研究了 Mn和 Zn對(duì)鑄態(tài)合金微觀(guān)組織、力學(xué)性能和腐蝕行為的影響規(guī)律、并對(duì)比研究了直接擠壓和熱處理后擠壓對(duì) Mg-Zn-Mn系合金微觀(guān)組織、力學(xué)性能和腐蝕行為的影響。最后對(duì) Mg-Zn-Mn合金進(jìn)行動(dòng)

2、物體內(nèi)植入試驗(yàn)，評(píng)價(jià)體內(nèi)降解和力學(xué)性能衰退。得到如下結(jié)果：
　　對(duì)鑄態(tài)合金的微觀(guān)組織和力學(xué)性能的研究發(fā)現(xiàn)：Mn能夠細(xì)化鎂合金的組織，并提高合金的拉伸強(qiáng)度，當(dāng) Mn含量為1.48wt.％時(shí)，Mg-Mn合金的拉伸強(qiáng)度得到明顯提高。Zn可以進(jìn)一步細(xì)化鑄態(tài)Mg-Mn合金的組織，并且在合金中形成 Mg7Zn3相，鑄態(tài) Mg-Zn-Mn系合金的拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率隨 Zn含量增加而增加，當(dāng) Zn含量為3wt.%時(shí)，達(dá)到最高值，拉伸強(qiáng)度為

3、218.6MPa，屈服強(qiáng)度為66.1MPa，伸長(zhǎng)率為15.5%。
　　擠壓顯著細(xì)化了 Mg-Zn-Mn系合金的晶粒尺寸，顯著提高了合金的拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度。擠壓后，Mg-1Zn-1Mn合金的拉伸強(qiáng)度為280.3MPa，屈服強(qiáng)度為246.5 MPa，伸長(zhǎng)率為21.8%。隨 Zn含量增加，晶粒尺寸降低，當(dāng)Zn含量增至3wt.%時(shí)，晶粒尺寸下降至3μm-5μm之間。合金的晶界處出現(xiàn)亞微米級(jí)的 Mg7Zn3和 MgZn相，拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)

4、度進(jìn)一步提高，但伸長(zhǎng)率下降。擠壓前均勻化熱處理使擠壓態(tài)合金的晶粒尺寸粗化，拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度降低。
　　腐蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：Mn加入不會(huì)提高鎂合金的耐蝕性能，但是當(dāng) Mn含量達(dá)到1.48wt.%時(shí)，合金的耐蝕性能降低。Zn可以顯著提高鑄態(tài) Mg-Zn-Mn系合金的耐蝕性能，但當(dāng) Zn含量達(dá)到3wt.%時(shí)，合金的耐蝕性能明顯降低，擠壓變形可以顯著降低 Mg-Zn-Mn系合金的腐蝕速率，使合金的自腐蝕電位正移，極化電阻提高；隨著合金中的

5、 Zn含量增加，合金的耐蝕性能降低，腐蝕形式由點(diǎn)蝕轉(zhuǎn)化為嚴(yán)重的晶界腐蝕。擠壓前均勻化熱處理可以降低高 Zn含量(3wt.%)合金的腐蝕速率，使晶界處腐蝕得到減輕。通過(guò)對(duì)腐蝕機(jī)制的研究可知，由于凝固特性形成的 Zn元素分布狀態(tài)不同是造成鑄態(tài)Mg-Zn-Mn系合金腐蝕形式不同的主要原因，而通過(guò)擠壓的方法可以改變Zn元素的分布，減輕因Zn元素微觀(guān)偏析所引起的腐蝕。
　　動(dòng)物體植入實(shí)驗(yàn)表明，鎂合金植入3天后有較輕的炎癥現(xiàn)象，兩周后炎癥現(xiàn)象