Mg-Zn-Mn-Ca合金組織及電化學(xué)腐蝕性能研究.pdf

1、鎂合金具有良好的生物相容性、生物可降解性等優(yōu)點,可被用作生物醫(yī)用植入材料;但其腐蝕降解速度過快,會影響它的使用性能。針對這一問題,本文通過三因素六水平的U1*2(1212)均勻試驗,在純鎂中添加具有良好生物相容性的Zn、Mn及 Ca元素,制備出Mg-Zn-Mn-Ca合金。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀及差熱分析儀分析了鑄態(tài)及擠壓態(tài)合金微觀組織;采用Olympus激光共聚焦顯微鏡觀察了經(jīng)過電化學(xué)交流阻抗(EIS)測試后的電極

2、表面腐蝕三維形貌;采用EIS和電化學(xué)噪聲(EN)方法,得出了阻抗Z值及噪聲電阻Rn值;通過數(shù)學(xué)方法,建立了關(guān)于鑄態(tài)及擠壓態(tài)Z值與Zn、Mn及Ca元素含量關(guān)系的數(shù)學(xué)回歸方程,優(yōu)選出了最佳耐蝕性能的鑄態(tài)及擠壓態(tài)合金的成分。最終得到以下結(jié)論:
　　(1)鑄態(tài)Mg-Zn-Mn-Ca合金組織中的顆粒狀第二相主要分布在晶界處,其晶內(nèi)也有少量分布。對于不含元素Ca的合金組織中,其相組成為(α-Mg+Mg7Zn3)相。在四元合金中,當原子比Zn/

3、Ca<1.2時,其相組成為α-Mg相和(α-Mg+Mg2Ca+Ca2Mg6Zn3)共晶相;當原子比Zn/Ca>1.2時,相組成為α-Mg相和(α-Mg+Ca2Mg6Zn3)共晶相。擠壓后合金發(fā)生了明顯的動態(tài)再結(jié)晶,出現(xiàn)了細小的等軸晶;在與擠壓方向平行的縱截面上晶粒被拉長,呈現(xiàn)帶狀組織。
　　(2)鑄態(tài)、擠壓態(tài)的Nyquist圖均是由雙容抗弧組成,所有合金的腐蝕電化學(xué)類型完全相同,其物理等效電路模型可簡化為R(C(R(CR)))。<

4、br>　　(3)鑄態(tài)合金的Z值及Rn值均較小,而擠壓態(tài)合金的Z值及Rn值均出現(xiàn)不同程度的增大。鑄態(tài)和擠壓態(tài)Mg-2.5Zn-0.8Mn合金的Z值及Rn值均較大,其材料表面腐蝕程度較輕,耐蝕性能較好。
　　(4)鑄態(tài)、擠壓態(tài)合金均發(fā)生了局部腐蝕,出現(xiàn)了點狀腐蝕和絲狀腐蝕;在含有Mg2Ca和Ca2Mg6Zn3較多的合金中腐蝕較為嚴重,Z值及Rn值也均較小。
　　(5)由回歸及規(guī)劃求解得出,鑄態(tài)下,Mg-3.5Zn-0.8Ca合金