旨在研發(fā)一種新型可醫(yī)用的生物鎂合金材料,并通過試驗確定合金中不同元素含量對合金綜合性能的影響。通過制備不同鈣元素含量的試樣,開展了各類分析試驗,測量了合金試樣不同金相構(gòu)成下的腐蝕性能和力學(xué)性能。主要開展了失重、電解、力學(xué)拉伸以及XRD、SEM等試驗,從而確定了不同鈣含量下鎂合金的綜合性能。研究結(jié)果表明,合金中鈣元素的適量添加能增強合金的抗腐蝕能力,細(xì)化晶粒,改善合金組織,但是當(dāng)合金中鈣元素含量>0.5wt%時,合金中將產(chǎn)生一定量的Mg₂Ca相,使得合金金相組織被割裂,進而降低合金力學(xué)性能。確定了Mg-Zn-Ca合金中鈣元素含量對合金各項性能的影響,對于Mg-Zn-Ca合金作為醫(yī)用材料的研究具有重要意義。 

【文章來源】：新技術(shù)新工藝. 2020,(02)

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

試樣尺寸

合金的極化曲線圖譜如圖6所示，其中陰極曲線和陽極曲線分別對應(yīng)氫氣生成和鎂溶解這2個過程。從圖6中可以發(fā)現(xiàn)，在電解過程中，陰極曲線變化相對比較平滑，由此可以確定陰極變化速率較為均勻；相比之下陽極曲線變化較大，并且存在明顯轉(zhuǎn)折過程，由此表明，陽極鎂溶解速率在一定時期內(nèi)發(fā)生較大變化。通過分析可以確定，是由于金屬表面鈍化作用導(dǎo)致鎂溶解速率變慢，也可能是由于添加鈣元素。通過上述試驗分析發(fā)現(xiàn)，抗腐蝕性能最好和最差的合金分別是Mg-4Zn-0.5Ca和Mg-4Zn-1.0Ca，其中合金中的第二相對合金抗腐蝕性能影響較大，主要是因為其與鎂形成電位差，這樣會導(dǎo)致陽極快速腐蝕。如果鈣元素增加，此時會生成一定量的Ca2Mg6Zn3相，這樣合金中的MgZn相生成的量將變少。此外當(dāng)合金中鈣元素含量增加后，合金金相組織中的晶粒將變得更小，進而可以降低合金腐蝕速率。如果合金中鈣元素繼續(xù)增加，此時會導(dǎo)致合金中出現(xiàn)Mg2Ca相，這將減弱合金的抗腐蝕性能。因為該相會與鎂形成電位差，從而導(dǎo)致合金中的鎂基體開始溶解，進而加快合金腐蝕速率。試驗結(jié)果驗證了上述分析，因此只有鈣元素含量合適時，合金的抗腐蝕性能才能達到最佳。

不同鈣元素含量的合金力學(xué)試驗獲得的拉伸曲線如圖7所示。不同鈣含量合金力學(xué)試驗測量得到的應(yīng)變、抗拉強度和屈服強度結(jié)果見表2。從圖7中可以發(fā)現(xiàn)，含量分別為0.2和0.5的合金，其測量得到的抗拉強度分別為186和190 MPa。含量為0.7和1.0的合金，對應(yīng)的抗拉強度則為172和156MPa。從上述結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，隨著鈣元素含量增加，合金抗拉強度先增大后減小。根據(jù)表2結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，合金伸長率隨著鈣含量增加而變小。通過上述力學(xué)試驗分析可以發(fā)現(xiàn)，鈣元素含量會影響Mg-4Zn-xCa合金的力學(xué)性能，因此如果能合理控制合金中鈣元素的含量，就可以獲得較好力學(xué)性能的合金。增加合金中的鈣元素會使得金相組織中產(chǎn)生Mg2Ca相，該相不僅會降低合金抗腐蝕性能，同時還會影響合金力學(xué)性能，為此在制備合金過程中要控制該相的含量，從而提高合金的綜合性能。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鎂合金腐蝕行為及機理研究進展[J]. 張新,張奎.  腐蝕科學(xué)與防護技術(shù). 2015(01)
[2]AZ31鎂合金的生物降解行為研究[J]. 楊柯,譚麗麗,任伊賓,張炳春,張廣道,艾紅軍.  中國材料進展. 2009(02)

碩士論文
[1]Mg-Zn-Ca三元鎂合金材料在Hank’s模擬體液中的腐蝕行為研究[D]. 田楊.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2014



本文編號：3107852