具有良好力學(xué)性能的可降解金屬是目前生物材料的研究熱點(diǎn),鋅的標(biāo)準(zhǔn)電極電位介于Mg和Fe之間,且鋅和鋅金屬具有優(yōu)良的生物相容性,被視為具有潛力的新一代可降解金屬材料。本文設(shè)計(jì)并制備了不同成分的鋅鎂鋯三元合金,利用金相、硬度、拉伸、電化學(xué)測(cè)試、浸泡實(shí)驗(yàn)等方法來評(píng)價(jià)合金的力學(xué)和腐蝕性能,并對(duì)合金元素Mg和Zr的強(qiáng)化機(jī)制進(jìn)行了對(duì)比研究。鋅鎂鋯三元合金的微觀結(jié)構(gòu)研究表明,合金的金相主要由α-Zn相與α-Zn和Mg₂Zn₁₁組成的共晶組織組成,Zr元素在合金中主要以多邊形狀的富鋯相鑲嵌在晶界的形式存在。拉伸及硬度測(cè)試表明,合金的硬度和抗拉強(qiáng)度隨著Mg元素含量的增加而單調(diào)遞增,Zr元素含量的增加亦提高了合金的強(qiáng)度;其中Zn-3Mg-0.5Zr硬度178HV、抗拉強(qiáng)度193.47±15.96MPa。電化學(xué)腐蝕研究表明,其耐腐蝕性介于純Zn和Zn-2Mg之間,Mg元素的增加可以加快合金的腐蝕速率,而Zr元素能些微提升合金的耐腐蝕性。30天的模擬體液浸泡結(jié)果表明,Zn-3Mg-0.5Zr腐蝕速率最慢44.82μm·year-1;通過對(duì)腐蝕后形貌的SEM觀察和EDS... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

骨折內(nèi)固定系統(tǒng)

新型 Zn-Mg-Zr 三元合金可降解生物材料的研究形成陽離子，因此可以通過元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電動(dòng)勢(shì)數(shù)值來比較不同金屬在體液環(huán)境下釋放陽離子的難易程度，來判斷生物降解的可能性。Cheng[7]研究了 Fe、Mn、Mg、Zn 和 W 等金屬的降解行為和體外生物相容性，發(fā)現(xiàn)在 Hank’s 溶液中，五種金屬的降解速度由高到低為Mg>Fe>Zn>Mn>W。在這些金屬中，Mg 和 Fe 作為可降解純金屬在最近幾年得到了廣泛研究可降解合金：以可降解金屬元素為主元素，添加一種或者多種金屬元素合金化而成，具有多種顯微組織結(jié)構(gòu)�？紤]到降解產(chǎn)物的生物安全性，合金化元素的種類和含量應(yīng)不會(huì)導(dǎo)致毒性反應(yīng)等副作用。根據(jù)所要達(dá)到的不同性能要求，將不同的合金元素加入可降解金屬中。例如Mg 與 Nd、Zn、Zr 等元素合金化后所形成的鎂合金具有更高的力學(xué)性能和更低的降解速率[8]可降解金屬基復(fù)合材料：可降解金屬基復(fù)合材料要求其主要成分為可降解金屬，其他非金屬組成物質(zhì)也都有一定的可降解性，且對(duì)人體無毒副作用。

新型 Zn-Mg-Zr 三元合金可降解生物材料的研究表 1. 2 不同可降解合金以及人體密質(zhì)骨的力學(xué)性能對(duì)比材料 抗拉強(qiáng)度UTS/MPa屈服強(qiáng)度 YS/MPa 延伸率/%密質(zhì)骨[46]100-150 1~3純 Mg(鑄態(tài))[47]85 20 13Mg-1X（Mn、Zn、Zr、Si、Sn、Y、）[47]75~190(鑄態(tài))170~240(熱軋)20~80(鑄態(tài))115~170(熱軋)8~27(鑄態(tài))4~20(熱軋)Zn-1X（Mg、Ca、Sr）(鑄態(tài))[48]164~185 120~130 2Zn-1X（Mg、Ca、Sr）(熱軋)[48]220~250 188~206 12~20

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Processing of a Novel Zn Alloy Micro-Tube for Biodegradable Vascular Stent Application[J]. Chang Wang,Zhentao Yu,Yajun Cui,Yafeng Zhang,Sen Yu,Gongqi Qu,Haibo Gong.  Journal of Materials Science & Technology. 2016(09)
[2]鋁含量對(duì)熱浸鍍鋅合金耐蝕性的影響[J]. 王懷濤,劉子利,徐文龍,周桂斌,王文靜.  腐蝕與防護(hù). 2013(02)
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[4]Zr在Mg-9Gd-4Y合金中的晶粒細(xì)化機(jī)制[J]. 彭卓凱,張新明,陳健美,蔣浩,肖陽.  北京科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2006(02)
[5]生物可降解醫(yī)用材料的研究進(jìn)展[J]. 付東偉,閆玉華.  生物骨科材料與臨床研究. 2005(02)
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碩士論文
[1]新型可降解生物醫(yī)用Zn-Sn及Zn-Zr合金的組織及性能研究[D]. 郭浦山.太原理工大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3349811