高壓扭轉(zhuǎn)工藝對(duì)生物鎂鋅鈣合金組織及性能的影響.pdf

1、鎂及鎂合金應(yīng)用于生物可降解材料存在兩大難題:降解速率過快和力學(xué)性能滿足不了醫(yī)用要求。高壓扭轉(zhuǎn)技術(shù)(High pressure torsion,HPT)細(xì)化晶粒效果顯著,從而提高材料力學(xué)性能及耐腐蝕性能,成為解決生物鎂合金應(yīng)用的最有途徑之一。通過OM、SEM,XRD、TEM及SAED等分析高壓扭轉(zhuǎn)變形對(duì)Mg-Zn-Ca合金微觀組織的影響。通過浸泡實(shí)驗(yàn)及電化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析變形前后鎂合金在模擬體液中的腐蝕降解行為。
　　 研究結(jié)果表明:鑄

2、態(tài)鎂合金由α-Mg和MgZn相組成,晶粒大小在～130μm,第二相主要彌散分布在晶界處。HPT態(tài)鎂合金的組織由α-Mg和Mg4Zn7相組成。應(yīng)變誘發(fā)第二相相變。第二相顆粒主要分布在晶粒內(nèi)部,尺寸在10～75nm范圍。試樣中心區(qū)域晶粒大小在～1.2μm,晶界較為純凈；邊緣區(qū)域晶粒大小在～1μm,獲得超細(xì)晶組織,晶界為非平衡晶界。
　　 隨著距離試樣中心距離位置的增加,試樣上真應(yīng)變值不斷增加,最高達(dá)6.5。與應(yīng)變分布不同,高壓扭轉(zhuǎn)變

3、形后硬度值分布沿著直徑方向上較為均勻,平均值(115Hv0.1)較鑄態(tài)合金(39Hv0.1)提高了近三倍。對(duì)其變形機(jī)制探索認(rèn)為,在高壓扭轉(zhuǎn)過程中發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶導(dǎo)致了鎂合金獲得超細(xì)晶組織。
　　 浸泡實(shí)驗(yàn)表明,隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng),溶液pH值均增加,但HPT態(tài)鎂合金的增速較慢。鑄態(tài)鎂合金表面存在大量的腐蝕坑,腐蝕坑中存在大量鈣磷鹽沉積,形成OCP相及(Ca,Mg)CO3相。而在HPT態(tài)試樣上形成Mg(OH)2膜,隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)

4、,Mg(OH)2膜破裂變成(Ca,Mg)CO3沉積,且有少量鈣磷鹽沉積,但未出現(xiàn)腐蝕坑。
　　 極化曲線表明,HPT態(tài)鎂合金的電流密度較鑄態(tài)合金小了近兩個(gè)數(shù)量級(jí),極化電阻為鑄態(tài)合金的近100倍,說明其在模擬體液中腐蝕速度減慢,腐蝕阻力增大。鑄態(tài)鎂合金的交流阻抗譜由兩個(gè)容抗弧和一個(gè)感抗弧組成。而HPT態(tài)卻只有一個(gè)容抗弧組成。建立等效電路顯示,HPT態(tài)鎂合會(huì)的轉(zhuǎn)移電阻是鑄態(tài)合金的兩個(gè)多數(shù)量級(jí)。
　　 高壓扭轉(zhuǎn)變形前后材料的腐