生物醫(yī)用Mg-Bi基合金的微觀組織和腐蝕行為研究.pdf

1、鎂合金的綜合力學(xué)性能優(yōu)良，生物相容性好，且鎂是人體必需的微量元素之一。因此，鎂合金已成為最具潛力的金屬基生物醫(yī)用材料。目前生物醫(yī)用鎂合金的研究多集中在Mg-Al，Mg-Zn，Mg-Ca和Mg-RE合金。然而，Al是神經(jīng)毒性元素，可能會造成癡呆或引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)疾病。Mg-Zn合金的溶血率偏高,不適合用作與血液直接接觸的生物植入材料。鑄態(tài)Mg-5Ca（或更高）的合金在室溫下的脆性較大，無法滿足生物材料的強(qiáng)度需求。此外，重稀土元素容易在腦中富集

2、，同時可能會造成肝中毒。
　　因此本課題選用 Bi以及 Sn元素作為合金化元素，設(shè)計(jì)的新型生物Mg-Bi基合金。通過利用金相分析（OM）、X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）、能量色散譜儀（EDS）對合金的微觀組織和腐蝕形貌進(jìn)行分析。并采用失重法、析氫法和電化學(xué)方法對 Mg-Bi基合金的腐蝕性能進(jìn)行研究。研究結(jié)果表明：
　　1）隨著Bi含量的增加，鑄態(tài)Mg-xBi合金的二次枝晶間距（SDAS）減小，Mg3Bi2相的體積分

3、數(shù)提高，合金的耐腐蝕性能的降低。這主要?dú)w因于Bi含量增加導(dǎo)致合金中陰極相Mg3Bi2的體積分?jǐn)?shù)增加，加速了電偶腐蝕，使得合金的耐腐蝕性能下降。
　　2）Mg-6Bi-xSn合金主要由α-Mg相和Mg3Bi2相組成。Mg-6Bi-1Sn合金由α-Mg相和Mg3Bi2相組成；當(dāng) Bi含量的增加到3 wt.％時，除α-Mg相和Mg3Bi2相之外，合金中出現(xiàn)了少量的Mg2Sn相。隨著Sn含量的添加，Mg-6Bi-xSn合金的二次枝晶間距從

4、29.7μm減小到22.3μm，第二相結(jié)構(gòu)由連續(xù)的網(wǎng)狀轉(zhuǎn)變成半斷續(xù)分布。
　　3）隨著Sn含量的增加，Mg-6Bi-xSn合金的耐腐蝕性能提高。主要?dú)w因于當(dāng)Sn含量增加時，合金的晶粒細(xì)化，晶界增多，在腐蝕的進(jìn)程中形成了物理屏障。且合金基體中以固溶形式存在的Sn，提高了合金基體的電位，縮小了陰陽兩極之間的電位差，削弱了電偶腐蝕，進(jìn)而提高了合金的耐腐蝕性能。
　　4）鑄態(tài)Mg-6Bi-xSn合金可在400℃的軋制溫度和20 m/