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)點已在生物可降解植入材料領域引起相當大的關注。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，這消除了二次手術來取出植入件的困擾，減輕了患者的痛苦和醫(yī)療負擔。然而，鎂合金材料在電解水環(huán)境中過快的降解速率導致其在組織充分愈合前和新骨組織尚未生成前機械完整性的喪失，這限制了其在植入材料領域的廣泛應用。
　　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。通過在人體模擬體液中進行失重、析氫及電化學測試系統(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化合金的微觀組織，晶粒尺寸明顯減小。當元素添加量增多時晶界附近有Mg17Sr2相和細小Zr顆粒相析出，晶界逐漸粗化。
　　(2)合金試樣的浸泡試驗表明，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)電化學試驗結(jié)果顯示Sr、Zr元素

4、可提高基體α-Mg的腐蝕電位，極化曲線的陽極分支顯示合金元素有利于合金表面保護膜的形成，增強鈍化膜的穩(wěn)定性，加強對基體合金的保護能力。
　　(4)過量Sr、Zr元素的添加導致晶界附近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一步深入。