Mg-1Zn-xCa合金的顯微組織及在SBF溶液中的腐蝕行為研究.pdf

1、鎂合金具有資源豐富、密度小、強(qiáng)度高、與人骨彈性模量接近、擁有良好的生物相容性以及可以在人體內(nèi)生物降解等優(yōu)點(diǎn)，被視為最有潛力的可降解生物醫(yī)用金屬材料之一。人體生理環(huán)境下的腐蝕行為對于醫(yī)用金屬材料的應(yīng)用至關(guān)重要。本文選擇Zn、Ca作為合金化元素，通過合金化、均勻化熱處理、正擠壓、等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)等系列手段制備出不同Ca含量的Mg-1Zn-xCa(x=0.2，0.4，1.0，1.5，wt％)鎂合金。研究了Ca含量、加工狀態(tài)對合金微觀

2、組織和在SBF溶液中腐蝕行為的影響，討論了合金顯微組織與腐蝕行為之問的關(guān)系。得出如以下主要結(jié)論：
　　(1)隨Ca含量的提高，鑄態(tài)Mg-1Zn-xCa合金晶粒尺寸會(huì)隨之減小。對于高Ca含量的鑄態(tài)合金Mg-1Zn-1Ca和Mg-1Zn-1.5Ca，其凝固過程為初生α-Mg枝晶+二元共晶(α-Mg+M92Ca)+三元共晶(α-Mg+Ca3Mg6Zn3+Mg2Ca)。對于低Ca含量的鑄態(tài)合金Mg-1Zn-0.2Ca和Mg-1Zn-0.4

3、Ca，其凝固過程為初生α-Mg枝晶+二元共晶(α-Mg+Ca2Mg6Zn3)。
　　(2)鑄態(tài)Mg-1Zn-xCa合金經(jīng)過正擠壓和ECAP擠壓后，晶粒尺寸和第二相大小、形態(tài)及分布均發(fā)生了很大變化。ECAP態(tài)Mg-1Zn-1Ca合金的平均晶粒尺寸為0.8μm，相較于鑄態(tài)合金和正擠壓態(tài)合金，晶粒尺寸分別減小了99.6％和88.6％。鑄態(tài)時(shí)，第二相在晶界處呈網(wǎng)狀分布；正擠壓后，呈不連續(xù)聚集分布： ECAP后，第二相變得細(xì)小且彌散分布于基

4、體上。
　　(3)正擠壓態(tài)Mg-1Zn-1Ca合金靜態(tài)浸泡腐蝕時(shí)，質(zhì)量損失最小，耐蝕性能最高，腐蝕以點(diǎn)蝕為主。在浸泡腐蝕的過程中，高活性的Mg2Ca相作為陽極率先發(fā)生腐蝕，從而對周圍α-Mg基體起到一定保護(hù)作用；而Ca2Mg6Zn3相活性最低，加劇了α-Mg基體的腐蝕。腐蝕產(chǎn)物由HA(Ca10(OH)2(PO4)6)、CaCO3、MgCl2和Mg(OH)2組成。
　　(4)與正擠壓態(tài)合金相比，ECAP擠壓使Mg-1Zn-1C