Mg-10%Ca-6%Zn合金力学及腐蚀性能研究

【摘要】：镁合金具有密度低、阻尼性好、弹性模量低、减振及生物相容性好等众多优点,其在工业和医疗领域具有广泛的应用前景。但是其力学性能差、腐蚀速率过快等缺点限制了它的应用,为了克服以上缺点,本课题通过添加合金元素及热处理来改善其性能。本文对可能添加的合金化元素进行了综合考虑,最终选定6wt%Zn和10 wt%Ca作为添加合金元素。采用熔剂保护法,熔炼制备出Mg-10Ca-6Zn合金,并采用不同的热处理工艺对其进行处理。采用扫描电子显微镜观察Mg-10Ca-6Zn合金铸态及热处理态显微组织,并利用X射线衍射分析合金的相组成;利用HX-1000TM/LCD显微硬度计及电子万能拉伸试验机,测试合金的力学性能;采用静态浸泡试验(失重法)及电化学测试,研究了合金分别在3.5 wt%NaCl溶液和SBF(蒸馏水+3.5wt%NaCl+0.3 wt%CaCl2+0.2 wt%MgCl2)溶液中的腐蚀行为,并对其腐蚀形貌及腐蚀产物进行了观察和分析。研究结果表明,铸态Mg-10Ca-6Zn合金由α-Mg基体、灰色网状Ca2Mg6Zn3相和Mg7Zn3相组成;热处理后的合金主要由α-Mg基体、Ca2Mg6Zn3相、MgZn2相及Mg2Ca,跟铸态合金相比非稳定相Mg7Zn3消失,出现了新相MgZn2和Mg2Ca。热处理后合金的各项力学性能都有所提高,但随着热处理温度及时间的增加有大量的第二相在晶界处析出,合金性能有所下降。热处理消除了合金中的组织和成分偏析,第二相与晶粒的大小分布更加均匀,提高了合金的耐蚀性。