Mg99.2Ca0.6Mn0.2合金力学性能及腐蚀性能的研究

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随着人们生活水平的不断提高,心血管疾病的发病率和死亡率越来越高。介入治疗是心血管疾病的主要治疗方法之一,而血管支架的应用使得心血管疾病的介入治疗取得了一个重大的突破。镁合金由于具有优良的力学性能和良好的生物相容性,并且能够在人体内降解,因此其在生物医用领域有着广阔的发展前景,应用镁合金制成生物可降解植入材料成为研究的热点。本文以Ca和Mn为合金元素,在气体保护条件下熔炼制备了Mg99.2Ca0.6Mn0.2合金,并对其进行了挤压。对铸态及挤压态合金的力学性能进行了测试,分析了挤压对合金力学性能的影响;并且用腐蚀失重法和电化学方法测试了铸态及挤压态合金在0.9%NaCl溶液和模拟体液(simulatedbodyfluid,SBF)中的腐蚀性能,分析了合金的腐蚀机理。得到的主要结论有:   (1)铸态Mg99.2Ca0.6Mn0.2合金组织由α-Mg和Mg2Ca相组成。Mg2Ca相分布在晶界上,晶内也有存在;经过挤压变形后,合金的晶粒变得细长,与铸态相比明显变小,且沿晶界分布的Mg2Ca相被挤碎并弥散地分布于晶界及基体中,合金沿挤压方向呈流线状纤维组织。   (2)挤压提高了合金的致密度,同时在细晶强化的作用下,合金的力学性能有了很大的提升,其硬度、抗拉强度、屈服强度、延伸率也分别提高了43.7%、140.9%、355.6%、63.2%;合金的抗压强度也提高了39.9%。从断口形貌来看,铸态合金断口呈现沿晶脆性断裂特征,而挤压态合金则表现出准解理断裂的特征。   (3)铸态及挤压态合金在0.9%NaCl和SBF溶液中浸泡的过程中,其平均腐蚀速率都是随着时间的延长而逐渐降低,且在相同的浸泡时间时,挤压态合金的腐蚀速率低于铸态合金的腐蚀速率。铸态合金在0.9%NaCl溶液中的平均腐蚀速率从第1天的12.4564mm/a下降到第11天的6.9709mm/a,在SBF中的平均腐蚀速率也从15.4340mm/a下降到8.6421mm/a;挤压态合金在0.9%NaCl溶液中的平均腐蚀速率从第1天的2.7668mm/a下降到11天后的0.5346mm/a,而在SBF中的平均腐蚀速率则从10.6767mm/a下降到3.7877mm/a。   (4)铸态及挤压态合金在0.9%NaCl和SBF溶液中电化学测试结果显示,经过挤压后,合金的开路电位升高了,腐蚀电流密度降低了,腐蚀速率也降低了。经过挤压以后,合金在0.9%NaCl溶液中的开路电位升高了1.7%,电流密度降低了66.0%,铸态合金的瞬时腐蚀速率约为挤压态合金的3倍;在SBF溶液中的开路电位升高了4.1%,电流密度降低了32.3%,铸态合金的瞬时腐蚀速率是挤压态合金的1.5倍。
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