心血管支架用生物可降解ZK30-xCa镁合金的组织及性能研究

发布时间：2017-04-20 22:13

  本文关键词：心血管支架用生物可降解ZK30-xCa镁合金的组织及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：金属镁元素是人体体内必需的微量营养元素,镁合金因为其良好的生物相容性,在人体体液环境中可形成无毒无害可溶性的产物且能在人体内降解,并通过自身代谢排出体外等优异的性能,并且已通过临床试验证实了镁金属的生物相容性以及应用于生物医用材料的可行性。所以,镁合金成为了一种很有应用前景人体植入材料。本文的研究目的,是为研发一种新型的、可用于血管支架的生物材料做一些数据研究并提出相关的理论依据。但是,众所周知,镁及镁合金的耐腐蚀性能及力学性能较差,在生物体内很容易被腐蚀降解并随着生物体的新陈代谢而排出体外,严重影响了镁合金作为生物植入材料的应用。因而在本文中选取对人体无毒无害的Zn,Zr和Ca作为合金组元,以Mg-3Zn-0.3Zr为基合金,在基合金中添加微量的Ca,通过合金化来提高镁合金的综合性能,并研究了不同含量的Ca元素和不同的热处理工艺对镁合金的显微微观组织以及提高对力学性能及耐腐蚀性能的影响。研究结果表明:通过添加合金元素Ca或者进行热处理加工,镁合金的显微组织,力学性能及耐腐蚀性能产生了明显的改变。(1)铸态试验合金中,随着含Ca量的不同,镁合金中相的组成也发生了改变,Mg-3Zn-0.3Zr及Mg-3Zn-0.3Zr-0.3Ca合金主要由镁基体和二元Mg0.97Zn0.03相组成,而当合金中的Ca含量增至0.6wt%后,合金中的相的组成发生变化,Mg-3Zn-0.3Zr-0.6Ca和Mg-3Zn-0.3Zr-0.9Ca主要由镁基体,二元mg0.97zn0.03相和三元ca2mg6zn3相组成,并且三元ca2mg6zn3相的数量随着合金中ca含量由0.6wt%增至0.9wt%而增多。另外,随着ca元素的添加,mg-3zn-0.3zr-xca合金晶粒尺寸逐渐被细化。(2)合金中的ca含量对铸态合金的力学性能有显著影响,在含有0-0.9wt%ca的mg-3zn-0.3zr(zk30)-xca合金中,zk30-0.6ca由于较细小的晶粒组织和第二相的存在,呈现出最好的机械性能。(3)合金的细化的晶粒组织会增强合金的耐腐蚀性能,ca2mg6zn3相的存在减弱了合金的耐腐蚀性能。因此mg-3zn-0.3zr-0.6ca(zk30-0.6ca)合金在较细化的晶粒尺寸(增强合金耐腐蚀性能)和ca2mg6zn3相的存在(减弱合金耐腐蚀性能)综合作用下表现出最佳的耐腐蚀性能。(4)对力学性能及耐腐蚀性能最好的mg-3zn-0.3zr-0.6ca合金进行不同的热处理,以期找到较佳的热处理工艺,热处理工艺为:315℃固溶48h(t4),随后分别将合金再进行170℃下时效2.5h(t6-2.5),5h(t6-5),10h(t6-10)。(5)热处理影响合金的微观组织,并且合金经过热处理使得合金中的zr原子向晶内扩散而在晶粒内逐渐形成富zr相,而富zr相由于在腐蚀过程中作为微电池中的阳极而增加了合金的耐腐蚀性能;(6)热处理影响mg-3zn-0.3zr-0.6ca镁合金的耐腐蚀性能,不同热处理条件下的长时间的浸没腐蚀试验后的耐腐蚀性能排序为:t6-2.5t6-5t6-10t4f,而且固溶条件下的试样(t4)在短期浸没腐蚀试验表现出最佳的耐腐蚀性能;(7)t4试样由于热处理而使大部分的第二相固溶进镁基体中,而由于大部分第二相的缺失使得T4合金在短期浸没腐蚀试验中表现出最佳的耐腐蚀性能.然而,较长时间的浸没腐蚀试验后,铸态试验样品(F)由于保护膜遭到破坏以及大量作为微电池阴极的第二相的存在而加速了合金的腐蚀,使得铸态试验样品(F)在较长时间的浸没腐蚀试验中表现为最差的耐腐蚀性能。
【关键词】：Mg-Zn-Zr-Ca合金 Ca元素 生物可降解 热处理 腐蚀行为
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.22;R318.08
【目录】：

• 摘要3-6
• abstract6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 课题的提出和研究意义11-13
• 1.2 课题研究内容13-15
• 第二章 试验工艺与研究方法15-27
• 2.1 技术路线15
• 2.2 实验合金的成分设计15-17
• 2.3 试验合金的熔炼与浇注工艺17-20
• 2.3.1 合金的熔炼17-20
• 2.4 合金的热处理20-22
• 2.4.1 合金的固溶处理21-22
• 2.4.2 时效处理22
• 2.5 合金微观组织和结构的观察分析22-23
• 2.5.1 合金试样的制备22-23
• 2.5.2 试样微观组织观察分析23
• 2.6 X射线衍射（XRD）物相分析23
• 2.7 扫描电子显微镜（SEM）分析23
• 2.8 合金试样的力学性能测试23-24
• 2.9 合金的耐腐蚀性能试验24-27
• 2.9.1 腐蚀液的配置24
• 2.9.2 合金耐腐蚀性能测试方法24-25
• 2.9.3 腐蚀性能计算公式25-27
• 第三章 Ca含量对ZK30合金的铸态微观组织和力学以及耐腐蚀性能的研究27-41
• 3.1 引言27-28
• 3.2 实验结果28-36
• 3.2.1 合金的铸态微观组织28-31
• 3.2.2 力学性能测试结果31-33
• 3.2.3 试验合金铸态试样的耐腐蚀性能测试33-36
• 3.3 分析与讨论36-39
• 3.3.1 合金的力学性能36-37
• 3.3.2 合金的腐蚀性能37-39
• 3.4 试验小结39-41
• 第四章 热处理对ZK30-0.6Ca合金的微观组织和耐腐蚀性能的研究41-53
• 4.1 引言41
• 4.2 试验结果41-49
• 4.2.1 铸态以及不同热处理工艺后ZK30-0.6Ca（Mg-3Zn-0.3Zr-0.6Ca）合金的显微组织41-43
• 4.2.2 合金的腐蚀试验43-44
• 4.2.3 合金的腐蚀形貌44-49
• 4.3 实验结果的分析讨论49-51
• 4.3.1 热处理工艺对合金组织的影响49
• 4.3.2 热处理工艺对合金耐腐蚀性能的影响49-51
• 4.3.3 热处理工艺对合金电化学行为的影响51
• 4.4 试验小结51-53
• 第五章 结论与展望53-57
• 5.1 结论53-55
• 5.2 展望55-57
• 参考文献57-63
• 致谢63-65
• 攻读硕士学位期间发表的论文65

【相似文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王陆;心血管支架用生物可降解ZK30-xCa镁合金的组织及性能研究[D];太原理工大学;2016年

  本文关键词：心血管支架用生物可降解ZK30-xCa镁合金的组织及性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：319616