镁钙合金及其在人体模拟体液中的腐蚀行为研究

摘要

近年来越来越多的研究人员都致力于研究新型的医用镁合金,其中钙元素作为人体的一个必需元素在医用镁合金合金化方面受到了青睐。　　采用光学显微镜和扫描电镜(SEM)观察了Mg-Ca(0.5-1.5％ Ca)合金的微观组织和腐蚀产物形貌;利用电子万能拉伸试验机,系统地考察了钙含量、热处理方式、挤压对其力学性能的影响;采用浸泡腐蚀试验、通过失重法、气体容量法以及动电位电化学测试技术,综合考察了合金在模拟人体体液中的腐蚀行为及其溶液温度及模拟体液中 Cl-、SO42-、CO32-、PO43-离子以及葡萄糖等对合金腐蚀行为的影响;使用能谱(EDS)、X射线衍射(XRD)等分析了合金基体相、腐蚀产物等的成分和组成。　　研究表明,铸态Mg-0.5Ca、Mg-1.0Ca和Mg-1.5Ca合金随含钙量的增加,晶粒度依次变小,硬度逐渐上升,延伸率逐渐降低,但Mg-0.5Ca合金的抗拉强度和屈服强度比其它两种合金都高。经过热处理后,合金力学性能有所改善,且固溶处理效果最好。合金经过挤压后晶粒明显地细化,硬度有所增加,抗拉强度、屈服强度明显地提高。　　铸态镁钙合金在Hank’s中的腐蚀速度由大至小为:Mg-1.5Ca>Mg-0.5Ca>Mg-1.0Ca。热处理后耐蚀性得到改善,总的说来为固溶处理的效果最优。合金经过挤压后的腐蚀速度都得到了很大的降低,例如,Mg-1.5Ca的腐蚀速度下降近一个数量级。它们的耐蚀性由强至弱依次为 Mg-1.0Ca、Mg-0.5Ca、Mg-1.5Ca。铸态和挤压态镁钙合金主要腐蚀形态为点蚀、丝状腐蚀和晶间腐蚀。而镁钙合金经固溶处理和时效处理后则出现点蚀和丝状腐蚀。　　Hank’s溶液中的CO32-、PO43-离子以及葡萄糖等具有一定的抑制腐蚀的作用,腐蚀产生的(Ca, Mg)CO3、Ca2Mg(PO4)2·2H2O会提高合金的耐蚀性。而Cl-离子会降低材料的耐蚀性,而少量的SO42-离子对耐蚀性的影响不明显。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 影响镁合金植入材料腐蚀的因素及其防护措施

1.3 镁合金植入材料腐蚀类型

1.4 析氢

1.5 镁合金生物材料的研究进展

1.6 镁合金生物材料研究存在的问题

1.7 选题意义与主要研究内容

第二章 实验材料及实验方法

2.1 技术方案

2.2 实验材料及实验介质

2.3 实验设备及实验方法

第三章 钙含量和热处理对镁钙合金的组织和性能的影响

3.1 引言

3.2 钙含量对铸态镁钙合金组织和力学性能的影响

3.3 热处理对铸态镁钙合金组织与力学性能的影响

3.4 挤压对镁钙合金组织和力学性能的影响

3.5 小结

第四章 镁钙合金在人体模拟体液中的腐蚀性能研究

4.1 引言

4.2 钙含量对镁钙合金在模拟人体体液中腐蚀性能的影响

4.3 热处理对铸态镁钙合金在人体模拟体液中的腐蚀性能影响

4.4 挤压态镁钙合金在人体模拟体液中的腐蚀性能研究

4.5 小结

第五章 模拟人体体液中各主要离子对镁钙合金腐蚀性能的影响

5.1 引言

5.2 电化学腐蚀

5.3 浸泡腐蚀试验

5.4 腐蚀形貌观察与产物分析

5.5 小结

第六章 结论

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果