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生物镁合金材料腐蚀性能的研究

李雪君  
【摘要】:镁合金比重低、生物相容性和力学性能好,但加工方法陈旧、耐腐蚀性能差,镁合金耐蚀技术和机理分析欠缺,制约着镁合金作为生物材料的广泛应用。 本文通过改进铸造方法和加工方法,即区域凝固方法与反向挤压变形方法相结合处理镁合金;添加合金元素,包括锌元素、钙元素和镝元素等,提高镁合金的耐蚀性能。研究方法主要采用显微组织观察,包括金相组织观察和腐蚀形貌观察等;腐蚀性能测试,包括开路电位、电化学阻抗谱、极化曲线;腐蚀产物标定,包括X射线衍射、X射线能谱分析等。 实验结果表明,反向挤压法对于镁合金具有细化晶粒、均化组织的作用,可以提高镁合金耐蚀性和腐蚀均匀性。合金元素钙具有晶粒细化剂和除杂剂的作用,可以在一定程度上提高镁合金的耐蚀性。然而,当钙元素的含量高于0.8wt.%时,基体中过量的钙元素析出,易与基体形成腐蚀微电池,降低合金表面膜层完整性,对耐蚀性的提高效果减弱。镁锌合金中加入镝元素,可以促进长程有序相的出现。不同的热处理条件下,镁锌镝合金中分别出现18R型和14H型长程有序相。开路电位、极化曲线、阻抗谱等电化学数据以及腐蚀形貌等实验结果表明,与含有18R型长程有序相的铸态合金相比,含14H型长程有序相的热处理态合金表面可以形成更加均匀致密的表面膜层,耐腐蚀性能更强。


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