【摘 要】
：
目前,镁和镁合金由于其可降解性及物理性质在生物医用材料应用领域内受到了很多关注,但是生物医用镁合金在体液中的腐蚀速度过快,容易过早失去其使用功能,这严重制约了其使用范围。因此,为满足社会市场对生物医用材料巨大需求,提高镁合金的耐蚀性并且对镁合金的腐蚀机制机理进行系统性研究是非常必要的。本文选用具有良好生物相容性的Mg-3Zn合金作为基体合金,采用微合金化工艺,选用适用人体的Sr和Nd元素作为合金化
论文部分内容阅读
目前,镁和镁合金由于其可降解性及物理性质在生物医用材料应用领域内受到了很多关注,但是生物医用镁合金在体液中的腐蚀速度过快,容易过早失去其使用功能,这严重制约了其使用范围。因此,为满足社会市场对生物医用材料巨大需求,提高镁合金的耐蚀性并且对镁合金的腐蚀机制机理进行系统性研究是非常必要的。本文选用具有良好生物相容性的Mg-3Zn合金作为基体合金,采用微合金化工艺,选用适用人体的Sr和Nd元素作为合金化元素,来制备具有不同耐蚀性的Mg-3Zn-x（Sr、Nd）生物镁合金。通过微观组织表征、腐蚀性能测试、SKPFM和准原位观察等多种分析表征方法研究了Mg-3Zn-x（Sr、Nd）合金的微观组织、腐蚀性能、第二相电势及腐蚀过程形貌变化,探究了腐蚀膜和微电偶腐蚀对合金耐腐蚀性能的影响,为后续医用镁合金开发提供一定科学理论依据。铸态Mg-3Zn合金主要由ɑ-Mg、Mg Zn和Zn-rich相组成,添加Sr元素后,合金中会形成颗粒状和长条状Mg17Sr2相,并且Mg17Sr2相在合金中倾向于均匀离散分布。添加Sr元素能提高Mg-3Zn合金的耐腐蚀性能,其中Mg-3Zn-1.2Sr合金具有最优异的耐腐蚀性能。Mg-3Zn-1.2Sr合金浸泡在模拟体液（SBF）中24 h的失重速率和单位合金面积的析氢量分别是Mg-3Zn基体合金的19.3%和46.9%。Mg-3Zn-1.2Sr合金表面可形成钝化膜层,其倾向于均匀腐蚀。添加稀土元素Nd至Mg-3Zn合金后,会形成Mg60Zn32Nd8金属间化合物,当Nd的添加量增加至1.2 wt.%后,合金中稀土金属间化合物的数量显著增加。Mg-3Zn-0.6Nd合金具有最优异耐腐蚀性能,其腐蚀电流密度是Mg-3Zn合金的46.1%,其主要原因是:相比于基体,Mg-Zn-Nd（218 m V）＜Zn-rich（290m V）＜Mg Zn（449 m V）,Mg-Zn-Nd金属间化合物的形成降低了合金整体阳极和阴极的电势差,抑制了合金的微电偶腐蚀;另一方面,在腐蚀过程中,其表面能形成稳定磷酸盐/Nd2O3腐蚀产物膜层,抑制了腐蚀因子对合金的侵蚀。通过光学显微镜与扫描电镜准原位观察法,研究Mg-3Zn-x Nd（x=0和1.2wt.%）合金某块区域腐蚀前、腐蚀过程中及腐蚀后的形貌变化,结果表明:因Mg-3Zn基体合金中Mg Zn/ɑ-Mg强微电偶效应,Mg Zn相旁边有较多腐蚀产物快速堆积,而并没有发现在Mg-3Zn-1.2Nd合金中Mg-Zn-Nd相的周围积累腐蚀产物;与Mg-3Zn基体合金相比,腐蚀后Mg-3Zn-1.2Nd合金表面腐蚀产物层更均匀,进一步佐证了Mg-Zn-Nd相的形成和Nd2O3氧化物在合金表面的沉积对建立均匀膜层有积极影响;在Mg-3Zn-1.2Nd合金中存在过多Mg-Zn-Nd第二相,增加了微电偶腐蚀发生位置,不利于建立均匀腐蚀层。
其他文献
随着电子技术与无线通信的快速发展,无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）,这种新型微嵌入式系统应运而生。但这种新型的系统容易受到网络攻击,并且由于能量受限等原因,会使WSN在系统的整体稳定与可靠程度方面存在不少技术性问题。这些问题可能会导致WSN所收集的数据不正确,或者产生噪声、异常等,因此需要提出离群值算法来进行异常检测。本文研究基于一分类支持向量机的无线传感器
随着微创手术的发展,穿刺针作为最基本的微创器械,在活体体检、介入放射、局部麻醉等医学应用中获得了相当大的关注。然而,在斜角柔性针穿刺过程中,由于人体生理运动、自然呼吸的影响作用,穿刺目标及穿刺软组织环境中的血管等障碍物也会发生相应的变动。因此,如何实现柔性针穿刺路径规划及提高柔性针穿刺目标靶点的准确性显得至关重要。针对这一问题,本文开展柔性针穿刺软组织的路径规划及其误差分析研究,建立一种基于福克普
心力衰竭,是一种常见的临床症状群,是各种心脏病的严重阶段。针对心力衰竭患者,人工心脏是提供了机械循环的手段向人体血液循环系统提供血液动力,以全部替代或部分替代自然心脏泵血的功能。本文展开对小型化高效率短中期离心式磁悬浮心室辅助装置的磁场内外控制模型的研究,设计并搭建了实验平台。具体研究内容包括如下几个方面:（1）对小型化高效率心室辅助泵的血液相容性评价进行了阐述,分析了心室辅助泵的所需要的输出指标
丘陵山地果园由于路面石块、杂草等障碍物以及果园复杂的地形、土壤硬度等原因造成履带式、轮式移动平台不能自如地在果园中行走。然而,足式机器人因其能灵活地落足于地面且跨越障碍的能力较好,是丘陵果园实现机械化的重要研究内容。针对如此复杂的环境,机器人要保持稳定行走,其足端作为直接与地面接触的对象,是机器人能够行走于丘陵果园的重要保证。通过结合丘陵果园生产管理工作需求,对机器人不同足端进行归纳总结,得到足端
随着我国第五代无线通信系统的标准化和全面商用化的加速推进,为了契合人民对于高流量密度、高连接密度,以及高移动性能的需求,无线通信领域将以无与伦比的高节奏、高效率和多样化的速度发展,但这必将使得无线通信系统的安全性能面临非常严酷的挑战。本文主要研究非可信中继网络物理层安全传输策略,主要的研究内容和研究成果如下:通过对物理层安全的深入研究,在无线通信中,利用在源节点处注入人工噪声信号,使用基于功率分配
近几年智能情感陪护机器人技术有了跨越式的发展,情感陪护机器人开始从研发的实验阶段转化为商品,逐渐走入人们的生活之中。然而根据目前人机关系的发展,针对情感陪护机器人功能设计没有统一的基本要求,导致产品功能经常过剩或不足。因此,本课题从提升被陪护对象幸福感角度出发,本着完善人机关系的宗旨,对被陪护对象的幸福感影响因素进行分析,然后根据分析结果对情感陪护机器人功能设计提出统一的基本要求,使情感陪护机器人
中国铁路发展迅速,是国家向世界展示自我的闪亮名片。作为提高人民生活质量、连接区域经济建设、增进国际文化交流的媒介,铁路发展日新月异,这让我们感到兴奋自豪,但其快速发展带来的“高速化”和“重载化”趋势也给轨道的安全维护提出了更高的要求。轨道的维修作业既要面对任务量巨大带来的压力,又要应对因运行密度大而被压缩的天窗时间的限制。为了解决这一矛盾,专家学者们正致力于将按照周期检修轨道的“周期修”向按照轨道
随着电动汽车的发展,人们对电动汽车锂离子动力电池的容量和充电功率的要求不断提升,以风冷和液冷为代表的第一代和第二代冷却系统已难以对动力电池的温度进行有效的管控,迫切需要开发以冷媒直冷为代表的第三代动力电池冷却系统。为了能够更好发挥冷媒直冷方式的优势,本文将毛细芯加入冷媒直冷结构中,探讨毛细芯在冷媒直冷结构中的冷却效果,主要完成以下工作:通过数学模拟、理论分析及实验验证,建立毛细芯输液模型,模拟毛细
聚乳酸（PLA）和聚-β-羟丁酸酯（PHB）都是环保、可降解的生物材料,但生物材料在机械性能、成型性能及耐老化性方面普遍存在不足,而玄武岩纤维（BF）是一种天然纤维,其具有强度高,耐酸碱,耐氧化等诸多优点;将BF与可降解生物复合材料混合,弥补生物材料的性能短板,制备出绿色环保的高性能可降解复合材料,将成为很有意义的研究。国内外对PLA/PHB研究大多数关注在薄膜研究上,对PLA/PHB复合材料在成
选区激光熔化（SLM）工艺成形的合金构件具有尺寸精度高、力学性能优异的优势,在个性化生产中具有广泛的应用前景。Al-Si系合金具有高强度、低密度、耐腐蚀等特点,在航空航天和军工领域得到广泛的应用。但对于SLM成形的Al-Si系合金,目前广泛研究和应用的Al Si10Mg合金在力学性能上还存在一定的局限性,因此对选区激光熔化铝硅合金提出了更高的性能需求。本文针对添加微量稀土元素的AlSi9Mg1Sc