本文關鍵詞：Mg-Sr-Zr醫(yī)用鎂合金微觀組織與腐蝕性能研究

  更多相關文章： 鎂合金 可降解材料 腐蝕性能 模擬體液 合金化

【摘要】：鎂和鎂合金由于具有比常規(guī)金屬材料、陶瓷和可降解聚合物更好的優(yōu)點已在生物可降解植入材料領域引起相當大的關注。在植入生物體內(nèi)后鎂和鎂合金材料在生物體內(nèi)緩慢降解并最終被新生成的骨組織所取代,這消除了二次手術來取出植入件的困擾,減輕了患者的痛苦和醫(yī)療負擔。然而,鎂合金材料在電解水環(huán)境中過快的降解速率導致其在組織充分愈合前和新骨組織尚未生成前機械完整性的喪失,這限制了其在植入材料領域的廣泛應用。合金化是提高合金耐腐蝕性能的主要方法之一,本文選用生物相容性良好的Sr和Zr元素為合金化元素,采用常規(guī)鑄造法熔煉二元Mg-xSr(x=0.5、1、2、3wt.%)和三元Mg-1.0Sr-yZr(y=0.5、1、2、3wt.%)鑄態(tài)合金。通過在人體模擬體液中進行失重、析氫及電化學測試系統(tǒng)研究了合金的腐蝕行為,利用金相顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)和配備EDS的掃描電鏡(SEM)觀察合金的微觀組織及形貌。以尋求Sr、Zr元素的最佳添加量。研究結(jié)果如下:(1)金相、XRD和SEM顯示,Sr、Zr元素的添加可以明顯細化合金的微觀組織,晶粒尺寸明顯減小。當元素添加量增多時晶界附近有Mg17Sr2相和細小Zr顆粒相析出,晶界逐漸粗化。(2)合金試樣的浸泡試驗表明,適量添加Sr、Zr元素可提高合金的耐腐蝕性能。在Mg-Sr二元合金中,Mg-1Sr合金的腐蝕速率最小。在Mg-Sr-Zr三元合金中Mg-1Sr-1Zr合金的耐腐蝕性能最優(yōu)。(3)電化學試驗結(jié)果顯示Sr、Zr元素可提高基體α-Mg的腐蝕電位,極化曲線的陽極分支顯示合金元素有利于合金表面保護膜的形成,增強鈍化膜的穩(wěn)定性,加強對基體合金的保護能力。(4)過量Sr、Zr元素的添加導致晶界附近Mg17Sr2相和Zr顆粒相的析出,他們的腐蝕電位比鎂基體高,會與鎂基體形成電偶腐蝕加速基體合金的腐蝕。(5)腐蝕產(chǎn)物的主要成分是Mg(OH)2、(Ca,Mg)3(PO4)2和羥基磷灰石(HA),它們依附在合金表面阻礙了腐蝕的進一步深入。HA可改善合金材料的生物相容性和骨結(jié)合能力。合金的腐蝕方式為點蝕與均勻腐蝕的混合腐蝕。
【關鍵詞】：鎂合金 可降解材料 腐蝕性能 模擬體液 合金化
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.22
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 生物醫(yī)用材料的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢11-14
• 1.1.1 生物醫(yī)用材料的定義及分類11
• 1.1.2 生物材料的發(fā)展歷程11-12
• 1.1.3 生物材料的基本要求12-14
• 1.2 醫(yī)用鎂合金的性能及常見分類14-16
• 1.2.1 Mg-Al系合金14
• 1.2.2 Mg-Zn系合金14-15
• 1.2.3 Mg-Si系合金15
• 1.2.4 Mg-Zr系合金15
• 1.2.5 Mg-Ca系合金15
• 1.2.6 Mg-RE系合金15-16
• 1.3 鎂合金的生物相容性16-17
• 1.4 鎂合金作為生物材料的不足17-18
• 1.5 提高鎂合金耐蝕性的措施18-22
• 1.5.1 高純鎂合金的制備18
• 1.5.2 合金化18-19
• 1.5.3 表面處理19-20
• 1.5.4 新結(jié)構材料的研發(fā)20-22
• l.5.5 熱處理22
• 1.5.6 變形加工22
• 1.6 選題的意義與研究內(nèi)容22-25
• 1.6.1 選題的意義22
• 1.6.2 主要研究內(nèi)容22-25
• 第二章 實驗過程與研究方法25-35
• 2.1 實驗流程25-26
• 2.2 實驗材料及設備26-28
• 2.2.1 實驗原料及合金成分26
• 2.2.2 實驗中用到的化學試劑26-27
• 2.2.3 實驗所用的儀器及設備27-28
• 2.3 制備合金試樣28-31
• 2.3.1 準備工作28-29
• 2.3.2 覆蓋劑和精煉劑29
• 2.3.3 熔煉工藝29-31
• 2.4 試驗測試31-35
• 2.4.1 微觀結(jié)構與組織分析31-32
• 2.4.2 腐蝕試驗32-34
• 2.4.3 電化學測試34-35
• 第三章 Sr對Mg-Sr合金顯微組織及腐蝕性能的影響35-51
• 3.1 引言35
• 3.2 Mg-xSr合金顯微組織35-39
• 3.3 Sr對Mg-Sr合金腐蝕性能的影響39-44
• 3.3.1 失重試驗結(jié)果及分析39-41
• 3.3.2 析氫試驗結(jié)果及分析41-42
• 3.3.3 腐蝕形貌及腐蝕產(chǎn)物分析42-44
• 3.4 電化學試驗結(jié)果及分析44-45
• 3.5 Mg-Sr合金在SBF中的腐蝕機理45-49
• 3.5.1 鎂合金的腐蝕機制46
• 3.5.2 影響鎂合金腐蝕行為的因素46-49
• 3.6 小結(jié)49-51
• 第四章 Zr對Mg-Sr-Zr合金顯微組織及腐蝕性能的影響51-63
• 4.1 引言51
• 4.2 Mg-1Sr-yZr合金顯微組織51-54
• 4.3 Zr對Mg-1Sr-yZr合金腐蝕性能的影響54-59
• 4.3.1 失重試驗結(jié)果及分析54-56
• 4.3.2 析氫試驗結(jié)果及分析56
• 4.3.3 腐蝕形貌及腐蝕產(chǎn)物分析56-59
• 4.4 電化學試驗結(jié)果及分析59-61
• 4.5 小結(jié)61-63
• 第五章 結(jié)論與展望63-65
• 5.1 結(jié)論63-64
• 5.2 展望64-65
• 參考文獻65-73
• 致謝73-75
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文75

【相似文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李江波;Mg-Sr-Zr醫(yī)用鎂合金微觀組織與腐蝕性能研究[D];太原理工大學;2016年

，

本文編號：824960