本文關(guān)鍵詞：新型骨植入Mg-Zn-Zr-Sr合金及其體外耐蝕性的研究

  更多相關(guān)文章： Mg-Zn-Zr-Sr合金 合金化 熱處理 體外浸泡 腐蝕層成膜機(jī)理

【摘要】：在探尋一種新型具有杰出骨相容性的可降解鎂合金的過程中。本文實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并制備了最優(yōu)合金成分的Mg-Zn-Zr-Sr合金,并將其與Mg-Zn-Zr合金進(jìn)行綜合性能的比對(duì),探究了Sr和Zr對(duì)鎂合金的影響。隨后針對(duì)Mg-Zn-Zr-Sr合金進(jìn)行T6熱處理,探究了Mg-Zn-Zr-Sr合金固溶和時(shí)效處理的最優(yōu)條件。最后,對(duì)Mg-Zn-Sr合金、Mg-Zn-Zr合金以及Mg-Zn-Zr-Sr合金進(jìn)行了體外浸泡實(shí)驗(yàn),揭示了鋯元素和鍶元素對(duì)鎂合金腐蝕行為和腐蝕層成膜機(jī)理的不同影響,結(jié)果顯現(xiàn):(1)通過對(duì)不同成分合金之間顯微組織、力學(xué)性能以及電化學(xué)性能之間的對(duì)比,最終確定Mg-3.2wt%Zn-0.8wt%Zr-0.3wt%Sr合金為最優(yōu)成分合金。加入鍶元素后的Mg-3.2wt%Zn-0.8wt%Zr-0.3wt%Sr合金其顯微組織主要變化為鑄態(tài)合金晶粒度減小,并在晶界處出現(xiàn)了帶狀的Mg_(17)Sr_2新生第二相,擠壓態(tài)合金中則出現(xiàn)了大量桿狀鎂鋅第二相。鍶元素的加入顯著提高了Mg-3.2wt%Zn-0.8wt%Zr-0.3wt%Sr合金的力學(xué)性能,其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別可達(dá)到376.400 MPa和322.363 MPa,其數(shù)值遠(yuǎn)高于Mg-3.2wt%Zn-0.8wt%Zr合金。(2)通過采用不同條件的均勻化退火+T4處理和均勻化退火+T6處理對(duì)Mg-3.2wt%Zn-0.8wt%Zr-0.3wt%Sr合金進(jìn)行熱處理,根據(jù)其綜合性能的變化。得出Mg-3.2wt%Zn-0.8wt%Zr-0.3wt%Sr合金最優(yōu)均勻化和固溶處理?xiàng)l件為300℃20h均勻化退火+420℃固溶2h,最優(yōu)時(shí)效條件為170℃×40h,時(shí)效處理后合金的耐蝕性略有下降,但力學(xué)性能較未熱處理的Mg-3.2wt%Zn-0.8wt%Zr-0.3wt%Sr合金有所提高,其屈服強(qiáng)度可達(dá)為330.347 MPa,延伸率為17.2%。(3)在37℃水浴的條件下三種合金在SBF中的腐蝕速率為:CR_(Mg-3.2wt%Zn-0.3wt%Sr)CR_(Mg-3.2wt%Zn-0.8wt%Zr-0.3wt%Sr)CR_(Mg-3.2wt%Zn-0.8wt%Zr)。此外三種合金的腐蝕產(chǎn)物變化過程分別為:Mg-3.2wt%Zn-0.3wt%Sr合金:致密的CaHPO_4顆粒→球狀CaHPO_4→絮狀Mg(OH)_2→片狀Mg(OH)_2;Mg-3.2wt%Zn-0.8wt%Zr-0.3wt%Sr合金:致密的CaHPO_4顆�！槧頗A→顆粒狀CaPO_4顆粒;Mg-3.2wt%Zn-0.8wt%Zr合金則始終為致密的CaHPO_4顆粒,或者為:致密的CaHPO_4顆�！w粒狀CaPO_4顆粒。
【關(guān)鍵詞】：Mg-Zn-Zr-Sr合金 合金化 熱處理 體外浸泡 腐蝕層成膜機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(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5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 引言10-12
• 1.2 骨植入鎂合金材料12-15
• 1.2.1 鎂合金作為骨植入材料的特性及優(yōu)勢(shì)12-13
• 1.2.2 鎂合金骨植入材料的研究現(xiàn)狀及問題13-15
• 1.2.2.1 鎂合金骨植入材料的問題13
• 1.2.2.2 鎂合金骨植入材料研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 合金化的作用15-16
• 1.4 熱處理的分類及作用16
• 1.5 課題的提出和研究內(nèi)容16-18
• 1.5.1 課題的提出16
• 1.5.2 課題的研究內(nèi)容16-18
• 第二章 Mg-Zn-Zr-Sr合金成分優(yōu)化18-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料制備及相關(guān)設(shè)備18-19
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料18-19
• 2.1.1.1 鎂合金的配置與熔煉18-19
• 2.1.1.2 模擬體液（SBF）的配置19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法19-20
• 2.2.1 顯微組織觀察19
• 2.2.2 XRD衍射檢測(cè)19
• 2.2.3 拉伸試驗(yàn)19-20
• 2.2.4 電化學(xué)實(shí)驗(yàn)20
• 2.2.5 硬度測(cè)試20
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論20-33
• 2.3.1 鋯元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的優(yōu)選20-21
• 2.3.2 鑄態(tài)A0-A4合金顯微組織的分析21-26
• 2.3.3 擠壓態(tài)A0-A4合金組織與性能分析26-33
• 2.3.3.1 顯微組織分析26-28
• 2.3.3.2 力學(xué)性能分析28-29
• 2.3.3.3 電化學(xué)分析29-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 鍶元素對(duì)Mg-Zn-Zr合金的影響34-45
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料及方法34-35
• 3.1.1 鎂合金的熔煉34-35
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)方法35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果35-42
• 3.2.1 鍶元素對(duì)鑄態(tài)MZZ合金顯微組織的影響35-38
• 3.2.2 鍶元素對(duì)擠壓態(tài)MZZ合金顯微組織影響分析38-40
• 3.2.3 擠壓態(tài)MZZS合金性能40-42
• 3.2.3.1 力學(xué)性能40-41
• 3.2.3.2 電化學(xué)行為41-42
• 3.3 鍶元素對(duì)MZZ合金影響機(jī)理42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 熱處理對(duì)Mg-Zn-Zr-Sr合金組織性能影響45-61
• 4.1 實(shí)驗(yàn)材料及方法45-46
• 4.1.1 Mg-3.2Zn-0.8Zr-0.3Sr合金的制備45
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)方法45-46
• 4.1.2.1 熱處理方法45-46
• 4.1.2.2 差熱分析（DTA）46
• 4.2 MZZS合金相分析46-48
• 4.3 固溶處理工藝的優(yōu)選48-51
• 4.3.1 差熱分析（DTA）48-49
• 4.3.2 金相組織和硬度分析49-51
• 4.4 固溶處理對(duì)擠壓態(tài)Mg-Zn-Zr-Sr合金組織級(jí)性能的影響51-55
• 4.4.1 固溶處理后擠壓態(tài)Mg-Zn-Zr-Sr合金顯微組織和成分的變化51-52
• 4.4.2 固溶處理后擠壓態(tài)MZZS合金組織性能的變化52-55
• 4.4.2.1 電化學(xué)分析52-54
• 4.4.2.2 力學(xué)性能分析54-55
• 4.5 時(shí)效處理對(duì)擠壓態(tài)Mg-Zn-Zr-Sr合金的影響55-60
• 4.5.1 時(shí)效處理?xiàng)l件的選取55-56
• 4.5.2 時(shí)效處理后擠壓態(tài)MZZS合金顯微組織的變化56-58
• 4.5.3 時(shí)效處理后擠壓態(tài)MZZS合金組織性能的變化58-60
• 4.5.3.1 電化學(xué)分析58-59
• 4.5.3.2 力學(xué)性能分析59-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 第五章 鍶元素和鋯元素對(duì)鎂合金體外降解影響的研究61-76
• 5.1 實(shí)驗(yàn)材料、設(shè)備及方法61-62
• 5.1.1 鎂合金的制備61
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)方法及設(shè)備61
• 5.1.3 體外浸泡實(shí)驗(yàn)61-62
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析62-75
• 5.2.1 pH值以及Mg~(2+)離子濃度的結(jié)果分析62-63
• 5.2.2 三種合金在SBF中的腐蝕產(chǎn)物形貌63-69
• 5.2.3 腐蝕產(chǎn)物成分分析69-73
• 5.2.4 鋯元素和鍶元素對(duì)合金耐蝕性的影響73-75
• 5.3 本章小結(jié)75-76
• 第六章 全文結(jié)論76-77
• 參考文獻(xiàn)77-82
• 發(fā)表論文和科研情況說明82-83
• 致謝83-84

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1 李禎;新型骨植入Mg-Zn-Zr-Sr合金及其體外耐蝕性的研究[D];天津理工大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：846916