Mg-Zn-Zr-Gd生物鎂合金組織與性能研究.pdf

1、鎂合金具有良好的力學性能和較好的生物相容性，成為21世紀極富有前景的生物移植材料。目前作為生物材料廣泛應用的鎂合金卻有植入生物體內(nèi)降解速率過快等問題，如何提高生物鎂合金在生物體中的耐蝕性，降低降解速度，成為該領域研究的重點。少量的稀土元素可以在不影響生物相容性的前提下提高鎂合金的綜合性能，因此研究稀土合金化生物鎂合金具有重要意義。
　　本文在課題組前期研究工作的基礎上，選擇 Mg-0.5Zn-0.4Zr鎂合金作為基礎合金，通過添加

2、不同含量的稀土元素 Gd，采用掃描電子顯微鏡（SEM）、能譜分析（EDS）、X射線衍射（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）研究了不同Gd含量對 Mg-0.5Zn-0.4Zr-xGd生物鎂合金組織的影響；通過析氫、失重測試及電化學方法研究合金在模擬體液（SBF）中的生物耐腐蝕性能；采用拉伸試驗和硬度測試研究其力學性能。另外通過固溶、時效等熱處理探討了不同處理方式對Mg-0.5Zn-0.4Zr-5Gd合金組織和性能的影響。
　　結(jié)果表

3、明，稀土 Gd的添加可以提高合金的耐蝕性能與力學性能，并能減緩合金局部腐蝕程度；適量 Gd的添加使得合金的晶粒得到細化，并形成新的Mg3Gd、Mg5Gd析出相。當 Gd添加量為5wt％時，合金腐蝕速率最低為0.845mm/year，僅為 Mg-0.5Zn-0.4Zr基礎合金的26.18%，且此時合金抗拉強度為174.67MPa，斷后伸長率達到最大值11.25%。與鑄態(tài)合金相比，適當溫度的固溶處理使得合金中大部分析出相溶于基體，組織更加均

4、勻；合金的腐蝕電位正移，腐蝕電流密度減小，電化學腐蝕性能得到提高；固溶溫度為490℃時，腐蝕速率為0.528mm/year，僅為鑄態(tài)合金的62.48%；固溶處理后合金經(jīng)200℃保溫10 h的時效處理后，合金中有大量的細小彌散狀析出相析出，腐蝕速率達到0.486 mm/year，達到生物鎂合金的耐蝕性能指標；熱處理對Mg-0.5Zn-0.4Zr-5Gd生物鎂合金的力學性能有較大提高，其中固溶態(tài)合金強度達到200.61MPa，伸長率為15.