生物用擠壓態(tài)Mg-Zn-Y-Nd-xCu合金組織及性能的研究.pdf

1、生物鎂合金具有良好的生物相容性、可降解性能及與人體密質(zhì)骨相近的彈性模量，能夠有效避免“應(yīng)力遮擋效應(yīng)”，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。然而鎂及其合金的力學(xué)性能和耐蝕性能比較差，不能滿足醫(yī)用金屬材料的要求，且不具備抗菌作用，容易引發(fā)術(shù)后感染。本文在Mg-Zn-Y-Nd合金中添加具有抗菌作用的Cu元素，使合金具備抗菌性能，然后通過擠壓加工處理，細(xì)化晶粒、改善合金的組織，從而提高合金的力學(xué)性能和耐蝕性能。采用OM、SEM＆EDS、XRD來分析合金的顯

2、微組織和物相組成；通過顯微硬度、室溫拉伸實(shí)驗(yàn)測試合金的力學(xué)性能；通過電化學(xué)實(shí)驗(yàn)、失重分析、析氫分析來測試腐蝕性能；最后通過體外抗菌實(shí)驗(yàn)分析合金的抗菌性能。
　　鑄態(tài)Mg-Zn-Y-Nd-xCu合金的晶粒粗大，組織不均勻，存在一定程度的枝晶偏析。隨著Cu含量的增加，合金中第二相數(shù)量逐漸增多，并逐漸相互連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)過擠壓加工后，合金的晶粒得到明顯細(xì)化，組織變?yōu)榈容S晶，第二相顆粒大部分固溶進(jìn)基體，剩余部分彌散分布在晶粒內(nèi)部。隨著C

3、u含量的增加，擠壓態(tài)Mg-Zn-Y-Nd-xCu合金的晶粒逐漸變小，晶粒尺寸由0.1wt.％Cu時(shí)的18μm減小到0.5wt.%Cu時(shí)的3μm。
　　Cu加入以后合金中形成了CuMg2相，鑄態(tài)Mg-Zn-Y-Nd-xCu合金的顯微組織由鎂基體和第二相（MgZn，CuMg2，Mg12YZn，Mg41Nd5）組成。經(jīng)過擠壓加工以后，只在擠壓態(tài)Mg-Zn-Y-Nd-0.5Cu合金中檢測到CuMg2二元相的存在，主要是因?yàn)楹?.1wt.%

4、Cu和0.3wt.%Cu的合金在熱擠壓過程中，Cu元素全部或者大部分固溶進(jìn)入基體，導(dǎo)致含Cu第二相的體積分?jǐn)?shù)大大減少，因此，沒有檢測出CuMg2相的存在。
　　鑄態(tài)Mg-Zn-Y-Nd-xCu合金中CuMg2相的存在降低了鎂合金的力學(xué)性能。經(jīng)過擠壓加工，合金的抗拉強(qiáng)度和伸長率都得到明顯的提高，其中擠壓態(tài)Mg-Zn-Y-Nd-0.1Cu合金的抗拉強(qiáng)度能夠達(dá)到325MPa。隨著Cu含量的增加，擠壓態(tài)合金的力學(xué)性能逐漸降低。
　　

5、由于Cu的加入，合金中形成了CuMg2相，在腐蝕過程中該相和鎂基體形成原電池，增加了鎂合金基體的電偶腐蝕，降低了鎂合金的耐蝕性能。經(jīng)過擠壓加工以后，合金的晶粒得到明顯細(xì)化，組織比較均勻，并且第二相顆粒大部分固溶進(jìn)入基體中，擠壓態(tài)合金的耐蝕性能優(yōu)于鑄態(tài)合金。隨著Cu含量的增加，擠壓態(tài)合金的耐蝕性能逐漸降低。
　　通過抗菌實(shí)驗(yàn)可知，擠壓態(tài)Mg-Zn-Y-Nd合金本身則不具有抗菌作用，擠壓態(tài)Mg-Zn-Y-Nd-xCu合金對(duì)大腸桿菌和金