Gd和Ca對生物醫(yī)用Mg-6Zn合金組織與性能的影響.pdf

1、鎂合金由于具有良好的生物適用性、可生物降解性和優(yōu)良的力學(xué)性能，被認為是下一代理想的生物醫(yī)用植入材料之一，受到了越來越多科研工作者的關(guān)注，并對其進行了大量的實驗研究。但是直到目前為止，鎂合金還沒有在臨床上實際應(yīng)用，主要是一些關(guān)鍵的問題還未解決，如力學(xué)性能過低、腐蝕降解速率過快、一些合金元素的生物相容性不明朗等。針對上述問題，本課題擬開發(fā)一種具有高塑/中強和較好耐腐蝕性能的新型Mg-Zn系合金，為可降解鎂合金血管支架的開發(fā)提供材料基礎(chǔ)。實驗

2、以Mg-6Zn合金為研究對象，通過合金的成分設(shè)計、材料制備與擠壓變形等實驗手段，運用等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP)、光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)、電子拉伸試驗和電化學(xué)工作站等檢測手段，系統(tǒng)地研究了添加Gd和Ca對鑄態(tài)與擠壓態(tài)Mg-6Zn合金組織與力學(xué)性能的影響以及擠壓態(tài)合金在模擬體液（Hanks溶液）中的耐蝕性能。得到以下主要結(jié)論:
　　在Mg-6Zn合金中分別單獨加入0～3.41wt％Gd

3、和0～1.35wt％ Ca后，隨著Gd、Ca含量的增加，鑄態(tài)組織逐漸細化，生成的高熱穩(wěn)定性Mg-Zn-Gd、Mg6Zn3Ca2新相逐漸增多，而低熱穩(wěn)定性MgZn2相逐漸減少直至完全消失，第二相趨于連續(xù)網(wǎng)狀分布于晶界處。鑄態(tài)綜合拉伸力學(xué)性能整體上先提高后降低，Mg-6Zn-0.66Gd和Mg-6Zn-0.085Ca合金的拉伸力學(xué)性能達到最佳，Mg-6Zn-0.66Gd合金的抗拉強度σb為215 MPa，屈服強度σ0.2為78 MPa，延伸

4、率δ為13％;Mg-6Zn-0.085Ca合金的σb、σ0.2和δ分別為230 MPa、84 MPa和14％。
　　經(jīng)擠壓后，合金發(fā)生明顯的動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象，組織得到明顯細化，第二相粒子發(fā)生破碎且在擠壓方向上趨于帶狀分布，抑制再結(jié)晶晶粒的長大，因此擠壓態(tài)平均晶粒尺寸從Mg-6Zn合金的15μm分別逐漸減至Mg-6Zn-3.41Gd合金的2μm和Mg-6Zn-0.47Ca合金的10μm。擠壓態(tài)綜合拉伸力學(xué)性能明顯提高，σb和σ0.2分

5、別從Mg-6Zn合金的295 MPa和193MPa逐漸提高至Mg-6Zn-3.41Gd合金的350 MPa和325 MPa，而δ先降低后提高，且均不低于10％，尤其以Mg-6Zn-0.66Gd合金的塑性最好，為16.5％。而在Mg-6Zn-xCa中又以Mg-6Zn-0.085Ca合金綜合力學(xué)性能最佳，σb、σ0.2和δ分別為290MPa、183MPa和19％?？梢姡鲜鲩_發(fā)的Mg-6Zn-xGd和Mg-6Zn-xCa合金均呈現(xiàn)出中強和高