生物医用镁合金Mg-Zn-Zr的组织性能和腐蚀降解行为研究
发布时间：2021-08-03 11:19
选取组织性能和力学性能较好的锻造态Mg-Zn-Zr可降解生物医用镁合金作为研究对象,通过金相组织观察、SEM扫描、XRD物相分析及拉伸试验研究了锻造态Mg-Zn-Zr镁合金的宏观和微观组织以及力学性能,并进一步确定了锻造态Mg-Zn-Zr合金的第二相组成.通过静态浸泡腐蚀失重实验研究纯镁和锻造态Mg-Zn-Zr镁合金在（37±0.5）℃恒温SBF模拟体液中的腐蚀降解速率;采用SEM扫描+EDS能谱分析技术手段对锻造态Mg-Zn-Zr镁合金腐蚀后的试样表面及腐蚀产物形貌进行分析,研究锻造态Mg-Zn-Zr镁合金的腐蚀类型、腐蚀程度及腐蚀机理.结果显示,与纯镁相比,锻造态Mg-5.45Zn-0.38Zr镁合金具有优良的力学性能.随着Zn、Zr的加入,锻造态镁合金的显微组织细化,从而使锻造态Mg-5.45Zn-0.38Zr合金的力学性能得到很大的提高.锻造态Mg-5.45Zn-0.38Zr静态浸泡腐蚀实验结果表明,与纯镁相比,添加Zn、Zr元素可以提高镁合金耐腐蚀性.用失重法测得的锻造态Mg-5.45Zn-0.38Zr合金在（37±0.5）℃恒温SBF模拟体液浸泡腐蚀240 h后的平均腐蚀速...
【文章来源】：南阳师范学院学报. 2020,19(01)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
锻造态Mg-Zn-Zr镁合金的XRD图谱
图1 锻造态Mg-Zn-Zr镁合金的XRD图谱一般来讲,合金的组织决定其性能,因此合金中添加的元素、晶粒大小和基体中的第二相以及第二相的种类、形貌、分布等都与合金的组织性能密切相关.图3所示为锻造态Mg-Zn-Zr镁合金的SEM照片和EDS能谱分析结果.由图3(a)可知,锻造态Mg-5.45Zn-0.38Zr合金的析出相呈不规则的类球状或小块状沿晶界不连续分布,少数颗粒状析出相分布在晶粒内部,对“A”点进行EDS能谱分析(图3(b)),发现该相为Mg0.97Zn0.03.
本实验采用的是数显式显微硬度计,直接读取材料的硬度值.表3为纯镁及锻造态Mg-Zn-Zr合金的显微硬度对比,从中可以看出,锻造态Mg-Zn-Zr的合金显微硬度值相比纯镁大幅增加,合金的塑性变形抗力显著提高,因此锻造态Mg-Zn-Zr合金在后续加工过程中可以承受更大的变形抗力.纯镁及锻造态Mg-Zn-Zr的拉伸实验结果可知,与纯镁相比,锻造态Mg-5.45Zn-0.38Zr镁合金具有优良的力学性能,抗拉强度达到273.4 MPa,屈服强度达到101.8 MPa,伸长率达到18.2 %.随着Zn、Zr元素的加入,锻造态镁合金的显微组织得到了细化,从而使锻造态Mg-5.45Zn-0.38Zr合金的力学性能得到了很大的提高.图5为纯镁及锻造态Mg-Zn-Zr合金室温拉伸应力-应变曲线.图4 锻造态Mg-Zn-Zr镁合金的SEM扫描电镜照片及Mapping元素面分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]可生物降解镁及镁合金表面改性研究进展[J]. 胡怡娟,毕衍泽,何东磊,于宏燕,李岩. 表面技术. 2019(09)
[2]可降解生物医用镁合金材料的研究进展[J]. 雷宇. 有色冶金设计与研究. 2019(04)
[3]Microstructure, mechanical properties and deformation mechanisms of an as-cast Mg–Zn–Y–Nd–Zr alloy for stent applications[J]. Jianfeng Wang,Hongbo Zhou,Liguo Wang,Shijie Zhu,Shaokang Guan. Journal of Materials Science & Technology. 2019(07)
[4]医用镁合金的力学性能研究进展[J]. 刘印,王昌,于振涛,盖晋阳,曾德鹏. 材料导报. 2019(S1)
[5]高强耐热稀土镁合金研究进展[J]. 杨力祥,肖旅,周海涛,田莹,李飞,曾小勤,孙宝德,李中权. 上海航天. 2019(02)
[6]铸态和挤压态生物医用Mg-Zn-Y-Zr-Ca合金在不同温度下的显微组织与力学性能（英文）[J]. 贾庆功,张文鑫,孙毅,许春香,张金山,宽军. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(03)
[7]可降解镁合金AZ31组织夹在新西兰兔体内的实验研究[J]. 孔祥东,熊希璐,袁绍峰,潘良明,纪亲龙,王茜. 昆明医科大学学报. 2019(03)
[8]医用可降解镁合金抗菌性、溶血以及生物相容性的研究进展[J]. 林正捷,赵颖,张志雄,奚廷斐,杨伟国. 稀有金属材料与工程. 2018(01)
[9]可降解血管支架用Mg-2Y-xZn-0.4Zr合金腐蚀性能的研究[J]. 韩少兵,贾长建,赵兵,许春香,张金山,聂凯波. 铸造技术. 2017(05)
[10]Mg-3Zn-0.5Zr合金在SBF中的腐蚀行为与细胞毒性[J]. 张晶,毕衍泽,陈民芳,刘德宝. 稀有金属材料与工程. 2014(S1)
本文编号：3319526
【文章来源】：南阳师范学院学报. 2020,19(01)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
锻造态Mg-Zn-Zr镁合金的XRD图谱
图1 锻造态Mg-Zn-Zr镁合金的XRD图谱一般来讲,合金的组织决定其性能,因此合金中添加的元素、晶粒大小和基体中的第二相以及第二相的种类、形貌、分布等都与合金的组织性能密切相关.图3所示为锻造态Mg-Zn-Zr镁合金的SEM照片和EDS能谱分析结果.由图3(a)可知,锻造态Mg-5.45Zn-0.38Zr合金的析出相呈不规则的类球状或小块状沿晶界不连续分布,少数颗粒状析出相分布在晶粒内部,对“A”点进行EDS能谱分析(图3(b)),发现该相为Mg0.97Zn0.03.
本实验采用的是数显式显微硬度计,直接读取材料的硬度值.表3为纯镁及锻造态Mg-Zn-Zr合金的显微硬度对比,从中可以看出,锻造态Mg-Zn-Zr的合金显微硬度值相比纯镁大幅增加,合金的塑性变形抗力显著提高,因此锻造态Mg-Zn-Zr合金在后续加工过程中可以承受更大的变形抗力.纯镁及锻造态Mg-Zn-Zr的拉伸实验结果可知,与纯镁相比,锻造态Mg-5.45Zn-0.38Zr镁合金具有优良的力学性能,抗拉强度达到273.4 MPa,屈服强度达到101.8 MPa,伸长率达到18.2 %.随着Zn、Zr元素的加入,锻造态镁合金的显微组织得到了细化,从而使锻造态Mg-5.45Zn-0.38Zr合金的力学性能得到了很大的提高.图5为纯镁及锻造态Mg-Zn-Zr合金室温拉伸应力-应变曲线.图4 锻造态Mg-Zn-Zr镁合金的SEM扫描电镜照片及Mapping元素面分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]可生物降解镁及镁合金表面改性研究进展[J]. 胡怡娟,毕衍泽,何东磊,于宏燕,李岩. 表面技术. 2019(09)
[2]可降解生物医用镁合金材料的研究进展[J]. 雷宇. 有色冶金设计与研究. 2019(04)
[3]Microstructure, mechanical properties and deformation mechanisms of an as-cast Mg–Zn–Y–Nd–Zr alloy for stent applications[J]. Jianfeng Wang,Hongbo Zhou,Liguo Wang,Shijie Zhu,Shaokang Guan. Journal of Materials Science & Technology. 2019(07)
[4]医用镁合金的力学性能研究进展[J]. 刘印,王昌,于振涛,盖晋阳,曾德鹏. 材料导报. 2019(S1)
[5]高强耐热稀土镁合金研究进展[J]. 杨力祥,肖旅,周海涛,田莹,李飞,曾小勤,孙宝德,李中权. 上海航天. 2019(02)
[6]铸态和挤压态生物医用Mg-Zn-Y-Zr-Ca合金在不同温度下的显微组织与力学性能（英文）[J]. 贾庆功,张文鑫,孙毅,许春香,张金山,宽军. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2019(03)
[7]可降解镁合金AZ31组织夹在新西兰兔体内的实验研究[J]. 孔祥东,熊希璐,袁绍峰,潘良明,纪亲龙,王茜. 昆明医科大学学报. 2019(03)
[8]医用可降解镁合金抗菌性、溶血以及生物相容性的研究进展[J]. 林正捷,赵颖,张志雄,奚廷斐,杨伟国. 稀有金属材料与工程. 2018(01)
[9]可降解血管支架用Mg-2Y-xZn-0.4Zr合金腐蚀性能的研究[J]. 韩少兵,贾长建,赵兵,许春香,张金山,聂凯波. 铸造技术. 2017(05)
[10]Mg-3Zn-0.5Zr合金在SBF中的腐蚀行为与细胞毒性[J]. 张晶,毕衍泽,陈民芳,刘德宝. 稀有金属材料与工程. 2014(S1)
本文编号：3319526
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