生物醫(yī)用Mg-Sn-Zn-Mn合金的顯微組織及性能研究.pdf

1、目前大規(guī)模使用的生物醫(yī)用材料鎂合金有AZ31、WE43等。Al可能引起透析性腦病綜合征、老年性癡呆等一些退行性神經(jīng)疾病，被認(rèn)為是一種非必需性的低毒微量元素。據(jù)報(bào)道，Mg-Zn系鎂合金溶血率往往偏高，不適合用作與血液直接接觸的生物植入材料。
　　 本研究開(kāi)發(fā)出一種兼具無(wú)毒、可控降解和高強(qiáng)韌優(yōu)點(diǎn)的新型生物醫(yī)用T231(Mg-3Sn-1Zn)、TZM310(Mg-3Sn-1Zn-0.5Mn)合金，并采用光學(xué)顯微鏡、XRD、萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)

2、機(jī)、電化學(xué)工作站及SEM對(duì)其顯微組織、相組成、力學(xué)性能和耐蝕性進(jìn)行了分析和測(cè)試。研究結(jié)果表明：鑄態(tài)合金顯微組織為粗大的枝晶，固溶態(tài)合金為不規(guī)則等軸晶并且晶內(nèi)含有大量孿晶，軋制態(tài)為細(xì)小均勻等軸晶。鑄態(tài)合金由α-Mg，Mg2Sn和MgZn三相組成。合金經(jīng)過(guò)固溶熱處理后，第二相溶解到基體中，固溶態(tài)合金只有單相過(guò)飽和α-Mg固溶體存在。軋制后合金中的第二相又重新析出，仍由α-Mg，Mg2Sn和MgZn三相組成。通過(guò)對(duì)合金在400、450℃溫度下

3、保溫不同時(shí)間后的相成分及綜合力學(xué)性能結(jié)果進(jìn)行分析，得出T231、TZM310合金的最佳固溶工藝分別為：T231固溶溫度400℃、TZM310固溶溫度450℃，均保溫時(shí)間為24h，出爐后水淬。根據(jù)兩合金拉伸數(shù)據(jù)以及顯微硬度可知，固溶態(tài)合金力學(xué)性能最優(yōu)，顯微硬度可達(dá)57.86，拉伸強(qiáng)度達(dá)217.3MPa，延展率高達(dá)27.8％，這是由于固溶態(tài)合金固溶強(qiáng)化以及孿晶對(duì)塑性改善的作用。三種狀態(tài)下兩種合金的耐蝕性能由好到壞依次是：固溶態(tài)、軋制態(tài)、鑄態(tài)

4、。軋制態(tài)合金晶粒細(xì)小，第二相分布均勻，耐蝕性能較好；固溶態(tài)合金由于晶界面積的減少、第二相電偶腐蝕的消失，致使電流密度減小，耐蝕性能最佳；Mn元素的添加對(duì)有害雜質(zhì)離子的去除使TZM310合金耐蝕性能各種狀態(tài)下明顯優(yōu)于T231合金。固溶態(tài)TZM310合金的溶血率滿足生物醫(yī)用材料的要求值(小于5%)，這是由于合金耐蝕性能好，與血液接觸釋放鎂離子少，致使細(xì)胞破裂現(xiàn)象不明顯。經(jīng)過(guò)對(duì)比兩種合金在不同狀態(tài)下的綜合性能，發(fā)現(xiàn)Mg-3Sn-1Zn-0.5