血管支架用Mg-Zn-Y-Nd(-Zr)合金組織及性能研究.pdf

1、目前，在國內(nèi)外鎂合金血管支架材料成為研究熱點。商業(yè)用鎂合金由于其力學(xué)性能和生物相容性等性能的限制，不能滿足血管支架用材料的要求。通過塑性變形加工可在一定程度上改善鎂合金的組織，從而提高其力學(xué)性能和耐腐蝕性能;但由于鎂合金的晶體類型限制了鎂合金的變形。因此，開發(fā)出一種新型的易變形、具有力學(xué)性能和耐腐蝕性能優(yōu)異的血管支架用材料成為目前亟需解決的問題。
　　本文針對鎂合金血管支架加工工藝及性能要求，根據(jù)鎂合金的性能及生物相容性，開發(fā)出了

2、一種新型血管支架用Mg-Zn-Y-Nd(-Zr)合金。通過優(yōu)化Y、Nd元素的含量得到組織均勻彌散的合金;加入Zr元素，細化合金組織。采用擠壓加工工藝，進一步細化合金組織，提高合金的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，從而獲得滿足血管支架用新型鎂合金。通過OM、SEM&EDS、HRTEM，XRD分析，電化學(xué)測試，顯微硬度、拉伸試驗等方法研究鑄態(tài)、擠壓態(tài)Mg-Zn-Y-Nd(-Zr)合金的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。
　　組織分析結(jié)果表明:隨著Y含量增加

3、，合金中第二相增多，組織中出現(xiàn)明顯的枝晶;隨著Nd含量的增加，合金中第二相增多、枝晶更明顯;Zr的加入使合金的組織趨于等軸晶;經(jīng)擠壓后，合金組織細化明顯，其中Nd含量為1.0％時，組織更加均勻;由XRD分析可知Nd含量的增加使合金中出現(xiàn)了MgZn2新相;Zr的加入及擠壓加工不影響第二相的組成。綜合組織分析，優(yōu)化出合金成分Mg-Zn-Y-xNd(-Zr)合金(x=0.5，1.0％)。
　　力學(xué)性能測試表明:合金元素Nd的加入對鑄態(tài)合

4、金的力學(xué)性能影響不大。擠壓后，Mg-Zn-Y-0.5Nd合金和Mg-Zn-Y-1.0Nd合金的屈服強度分別為231MPa和249MPa，與鑄態(tài)相比分別提高了79.2％和121.3％。Mg-Zn-Y-0.5Nd-Zr合金和Mg-Zn-Y-1.0Nd-Zr合金擠壓后合金的抗拉強度分別為345MPa和280MPa，與鑄態(tài)相比分別提高了60.46％和36.59％，屈服強度分別為280MPa和265MPa，與鑄態(tài)相比分別提高了201.08％和17

5、0.41％;伸長率分別為28.5％和29.8％，與鑄態(tài)相比分別降低了25.97％和21.33％。而擠壓后WE43合金的屈服強度為235MPa抗拉強度為294MPa，伸長率為25.4％。研究表明，Mg-Zn-Y-xNd(-Zr)合金(x=0.5，1.0％)的屈服強度較WE43合金提高了近18％，伸長率提高了近17％，滿足了其作為血管支架材料的要求。
　　由腐蝕性能測試可知:對于鑄態(tài)合金而言，Mg-Zn-Y-0.5Nd合金與Mg-Zn

6、-Y-1.0Nd合金浸泡120h時的腐蝕速率分別為0.534mg/(cm2·h)和0.921mg/(cm2·h);加入Zr元素后，合金浸泡120h時的腐蝕速率分別降低為0.501mg/(cm2·h)和0.217mg/(cm2·h)，分別降低了6.2％和76.4％。經(jīng)擠壓后，Mg-Zn-Y-0.5Nd合金、Mg-Zn-Y-1.0Nd合金、Mg-Zn-Y-0.5Nd-Zr合金、Mg-Zn-Y-1.0Nd-Zr浸泡120h時的腐蝕速率分別為0

7、.235mg/(cm2·h)、0.064mg/(cm2·h)、0.176mg/(cm2·h)和0.077mg/(cm2·h)，較鑄態(tài)合金分別降低了56.0％、93.1％、64.9％和64.5％;由腐蝕產(chǎn)物分析可知，Nd含量的增加使合金在腐蝕過程中析出Nd、Zn元素，增加了腐蝕層的致密性，降低了合金的腐蝕速率。合金的腐蝕性能由電化學(xué)、失重實驗及析氫實驗共同驗證。研究表明，經(jīng)擠壓后，Mg-Zn-Y-xNd(-Zr)合金(x=0.5，1.0％