【摘要】：隨著心血管疾病治療技術的發(fā)展,可降解鎂合金血管支架材料的開發(fā)設計及應用逐漸成為生物材料界眾多學者的研究熱點。與傳統(tǒng)金屬材料相比,鎂合金作為心血管支架材料具有良好的生物相容性和可降解吸收性,但是鎂合金的腐蝕性能較差、腐蝕速率較快,限制了其作為支架材料在臨床治療心血管疾病的發(fā)展應用。為了提高心血管支架用可降解鎂合金材料的耐腐蝕性能,本文在Mg-Zn-Y-Ca合金的基礎上,選擇生物相容性良好的Zr元素作為合金化元素,設計熔煉出新型的Mg-Zn-Y-Ca-xZr系生物鎂合金,主要研究Zr元素、固溶處理及熱擠壓對合金顯微組織和腐蝕性能的影響。研究結果表明:鑄態(tài)Mg-3.0Zn-0.6Y-0.3Ca-xZr合金主要由α-Mg基體、Ca_2Mg_6Zn_3相和Mg_3YZn_6相組成。隨著合金中Zr元素含量增加,合金組織趨于等軸枝晶,晶粒顯著細化,分布于枝晶間的顆粒狀析出相逐漸減少,轉變?yōu)檠鼐Ы绶植嫉臈l狀析出相。添加少量Zr元素可以提高合金基體電位、形成沿晶界連續(xù)分布的細小條狀相,有利于提高合金的耐腐蝕性能;過量(0.5wt.%)的Zr元素使合金中形成富Zr區(qū),析出相粗化,容易發(fā)生電偶腐蝕,對合金的耐腐蝕性能不利。實驗結果顯示鑄態(tài)Mg-3.0Zn-0.6Y-0.3Ca-0.5Zr合金在模擬體液中表現(xiàn)出最佳的耐腐蝕性能,腐蝕過程可以分為3個階段:溶質原子貧化區(qū)形成腐蝕凹槽、富Zr區(qū)-貧Zr區(qū)形成腐蝕斑點、腐蝕凹槽和腐蝕斑點相互擴展破壞基體。Mg-3.0Zn-0.6Y-0.3Ca-0.5Zr合金在固溶處理過程中枝晶形態(tài)逐漸消失,晶粒發(fā)生不同程度的長大,相組成沒有發(fā)生改變。隨著固溶溫度升高,合金中沿晶界連續(xù)分布的條狀相逐漸固溶于鎂基體中,同時組織中有富Zr化合物析出。靜態(tài)浸泡和電化學實驗結果表明:隨著固溶溫度的升高,合金的耐腐蝕性能先提高后降低,其中420℃×24 h固溶處理后表現(xiàn)出最優(yōu)的耐腐蝕性能,失重腐蝕速率、腐蝕電位和腐蝕電流密度分別為0.32 mm/year,-1.468 V和8.943μA/cm~2。Mg-3.0Zn-0.6Y-0.3Ca-0.5Zr合金在熱擠壓過程中發(fā)生動態(tài)再結晶,晶粒顯著細化,析出相發(fā)生破碎,沿擠壓方向呈條帶狀分布。合金中大多數(shù)晶粒的(0001)晶面平行于擠壓方向,形成了典型的基面織構。隨著擠壓溫度升高,再結晶體積分數(shù)增加,再結晶晶粒尺寸增加。實驗結果表明:隨著擠壓溫度升高,合金的腐蝕性能先提高后有所降低,其中300℃擠壓變形后表現(xiàn)出優(yōu)異的耐腐蝕性能,失重腐蝕速率為0.24 mm/year,腐蝕電流密度為4.772μA/cm~2。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.22;R318.08

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本文編號：2596507