本文關(guān)鍵詞：Mg-Sr-Zr醫(yī)用鎂合金微觀組織與腐蝕性能研究

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【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(diǎn)已在生物可降解植入材料領(lǐng)域引起相當(dāng)大的關(guān)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(shù)來取出植入件的困擾,減輕了患者的痛苦和醫(yī)療負(fù)擔(dān)。然而,鎂合金材料在電解水環(huán)境中過快的降解速率導(dǎo)致其在組織充分愈合前和新骨組織尚未生成前機(jī)械完整性的喪失,這限制了其在植入材料領(lǐng)域的廣泛應(yīng)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(jìn)行失重、析氫及電化學(xué)測(cè)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(xì)化合金的微觀組織,晶粒尺寸明顯減小。當(dāng)元素添加量增多時(shí)晶界附近有Mg17Sr2相和細(xì)小Zr顆粒相析出,晶界逐漸粗化。(2)合金試樣的浸泡試驗(yàn)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(xué)試驗(yàn)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(hù)膜的形成,增強(qiáng)鈍化膜的穩(wěn)定性,加強(qiáng)對(duì)基體合金的保護(hù)能力。(4)過量Sr、Zr元素的添加導(dǎo)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(huì)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(jìn)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(diǎn)蝕與均勻腐蝕的混合腐蝕。
【關(guān)鍵詞】：鎂合金 可降解材料 腐蝕性能 模擬體液 合金化
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(shì)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(gòu)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?jī)?nèi)容22-25
• 1.6.1 選題的意義22
• 1.6.2 主要研究?jī)?nèi)容22-25
• 第二章 實(shí)驗(yàn)過程與研究方法25-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)流程25-26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備26-28
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料及合金成分26
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)中用到的化學(xué)試劑26-27
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)所用的儀器及設(shè)備27-28
• 2.3 制備合金試樣28-31
• 2.3.1 準(zhǔn)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(yàn)測(cè)試31-35
• 2.4.1 微觀結(jié)構(gòu)與組織分析31-32
• 2.4.2 腐蝕試驗(yàn)32-34
• 2.4.3 電化學(xué)測(cè)試34-35
• 第三章 Sr對(duì)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(duì)Mg-Sr合金腐蝕性能的影響39-44
• 3.3.1 失重試驗(yàn)結(jié)果及分析39-41
• 3.3.2 析氫試驗(yàn)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(xué)試驗(yàn)結(jié)果及分析44-45
• 3.5 Mg-Sr合金在SBF中的腐蝕機(jī)理45-49
• 3.5.1 鎂合金的腐蝕機(jī)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(duì)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(duì)Mg-1Sr-yZr合金腐蝕性能的影響54-59
• 4.3.1 失重試驗(yàn)結(jié)果及分析54-56
• 4.3.2 析氫試驗(yàn)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(xué)試驗(yàn)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(xiàn)65-73
• 致謝73-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文75

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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(xué);2016年

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本文編號(hào)：824960