醫(yī)用Mg-Zn-Ca-Mn合金組織與腐蝕性能的研究.pdf

1、針對醫(yī)用鎂合金的耐蝕性較差和人體環(huán)境的復雜性，本文選取了無毒且具有良好的生物相容性的金屬元素Ca、Zn和Mn作為合金組元。利用真空感應熔煉，采用金屬模澆鑄制備了Mg(100-x-y-z)-Znx-Cay-Mnz四元合金。研究了Zn、Ca以及Mn的相對含量不同和熱處理工藝不同對鎂合金的顯微組織和腐蝕性能的影響。用光學顯微鏡(OM)和X射線衍射儀(XRD)對不同狀態(tài)的Mg(100-x-y-z)-Znx-Cay-Mnz合金試樣進行了顯微組織觀

2、察和物相分析。采用掃描電鏡(SEM)和能譜儀(EDS)分析鎂合金試樣腐蝕過程中的腐蝕形貌。采用失重法和電化學測試探討了不同狀態(tài)Mg(100-x-y-z)-Znx-Cay-Mnz合金在Hank's模擬體液中的腐蝕機理。
　　 研究結(jié)果表明：純鎂由于其晶界晶內(nèi)并無選擇性，在PBS溶液和Hank's模擬體液中表現(xiàn)出典型的局部腐蝕。
　　 Mn元素在低于1.5％時，可以細化鑄態(tài)鎂合金的組織。固溶處理消除了鑄態(tài)組織中的微觀偏析，且

3、晶粒的生長形狀最終類似六邊形。而且經(jīng)過時效處理后，均勻分布的Mg-Zn固溶體和Mg-Mn固溶體的電極電位較高，可提高合金基體的電極電位，同時陰極相Mg2Ca相的體積分數(shù)的有效降低，可以改善鎂合金的耐蝕性能。
　　 鑄態(tài)合金的局部腐蝕嚴重，在腐蝕區(qū)內(nèi)形成腐蝕臺階，且存在“河流狀”和“骨架狀”的腐蝕形貌。而熱處理態(tài)合金的腐蝕表現(xiàn)的相對均勻。
　　 鎂合金在Hank’s模擬體液中的腐蝕，主要是和水分子以及大量的活性陰離子反應。

4、且pH值的升高，致使氫電極電位變負，阻礙了氫去極化過程，延緩了金屬的腐蝕。另外發(fā)現(xiàn)，固溶時效態(tài)合金在腐蝕過程中，膜層內(nèi)外存在Mg2+的濃差極化，可加速合金的腐蝕。同時，Cl-在膜層表面的選擇性吸附，激活了小孔腐蝕。
　　 經(jīng)過對比分析平均腐蝕速率和電化學腐蝕速率，固溶態(tài)Mg-2.0Zn-0.3Ca-1.3Mn合金(0.125mm/a)的耐腐蝕效果最佳。而且合金在浸泡過程中的腐蝕電流密度無波動，也即電化學腐蝕速率無突變，說明合金的