Mg-Sr-Zr醫(yī)用鎂合金微觀組織與腐蝕性能研究.pdf

1、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(lái)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(guò)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

2、，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(guò)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

3、)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

4、可提高基體α-Mg的腐蝕電位，極化曲線的陽(yáng)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(guò)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。