生物医用Fe基和Mg基合金的电化学性能研究

发布时间：2017-07-18 07:13

  本文关键词：生物医用Fe基和Mg基合金的电化学性能研究

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【摘要】：Fe基生物材料由于具有较好的力学性能、生物相容性、安全无毒性,被认为是可替代永久植入材料的新一代的血管支架材料。然而,限制Fe基生物材料作为可降解生物植入材料最关键的一个问题是其降解速率太慢,接近于永久性的植入材料。对特定镁合金进行传统的拉伸实验和Gleeble热模拟压缩实验,均可产Portevin Le Chatelier效应。PLC效应影响材料的许多性质。它增加了材料的流动应力,极限抗拉强度和加工硬化率。它降低了样品的延展性与断裂韧性。研究者们对PLC效应的产生机理进行了广泛而深入的研究,最常见的一个微观解释就是:动态应变时效效应。然而,PLC效应对合金电化学性能影响的研究却少之又少。本文选取Fe-20Mn-1.2C合金,通过液氮多道次轧制和退火处理的方法来提高铁基合金的降解性能。结果表明,液氮多道次轧制能够有效的使位错聚集,产生大量的空位滑移带缺陷,而通过退火处理产生的第二相粒子优先从这些空位、滑移带缺陷处析出并与铁基体组成无数个腐蚀微电池,大大加速了Fe-20Mn-1.2C合金的腐蚀速率。选取Mg-6Y-Nd-2Zn合金研究PLC效应的出现对镁合金电化学性能的影响,同时,比较了动态的电化学性能与静态的电化学性能的差别,并分析了造成这种差别的原因。结果表明,PLC效应的出现加剧了镁合金的腐蚀,且动态的电化学腐蚀速率高于静态的电化学腐蚀速率,这是由于PLC效应产生的过程,是原子错位和扩散、空位产生的过程,位错的产生阻碍溶质原子的扩散,同时随着变形量的增大,溶质原子会冲破位错的阻碍,导致合金表面变得不稳定;而已经发生过PLC效应的样品,其外部没有拉力的存在,合金内部是平衡稳定的,所以两者的电化学性能有明显的差别。
【关键词】：Fe基生物材料 降解速率 Mg-6Y-Nd-2Zn合金 PLC效应
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 生物医用材料简介10-12
• 1.1.1 生物医用材料的分类10-11
• 1.1.2 生物医用材料的性能要求11
• 1.1.3 生物医用材料的应用历程11-12
• 1.2 生物Fe基合金12-15
• 1.2.1 生物Fe基合金作为生物材料的优势12-13
• 1.2.2 生物Fe基合金的发展瓶颈及研究探索13-15
• 1.3 生物Mg基合金15-18
• 1.3.1 镁的历史15
• 1.3.2 镁作为生物材料的潜在性15-17
• 1.3.3 生物Mg基合金的研究现状17-18
• 1.4 本文主要研究目的和内容18-19
• 第2章 实验部分19-27
• 2.1 实验材料及制备19-20
• 2.1.1 铁基实验材料及制备方法19
• 2.1.2 镁基实验材料及制备方法19-20
• 2.2 实验试剂及设备20
• 2.3 实验方案20-22
• 2.4 实验检测方法22-25
• 2.4.1 合金实际成分分析22
• 2.4.2 金相组织观察22-23
• 2.4.3 扫描分析23
• 2.4.4 X射线衍射分析23
• 2.4.5 电化学性能测试23-25
• 2.4.6 拉伸性能测试25
• 2.5 本章小结25-27
• 第3章 冷轧和退火对提高Fe基生物合金降解性能研究27-41
• 3.1 引言27
• 3.2 Fe-20Mn-1.2C生物医用合金的物相分析27-30
• 3.3 Fe-20Mn-1.2C生物医用合金的电化学性能30-35
• 3.4 Fe-20Mn-1.2C生物医用合金的腐蚀横断面分析35
• 3.5 Fe-20Mn-1.2C生物医用合金的腐蚀过程分析35-36
• 3.6 Fe-20Mn-1.2C生物医用合金的腐蚀机理分析36-39
• 3.7 本章小结39-41
• 第4章 Mg-6Y-Nd-2Zn生物合金的静态和动态电化学性能对比41-54
• 4.1 引言41
• 4.2 实验装置介绍41-43
• 4.3 Mg-6Y-Nd-2Zn生物合金的光学显微组织和相分析43-45
• 4.4 Mg-6Y-Nd-2Zn生物合金的开路电位45-46
• 4.5 Mg-6Y-Nd-2Zn生物合金的极化曲线对比46-48
• 4.6 Mg-6Y-Nd-2Zn生物合金的阻抗谱对比48-51
• 4.7 Mg-6Y-Nd-2Zn生物合金的腐蚀过程分析51-53
• 4.8 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-62
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果62-63
• 致谢63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王伟强;陆山;齐民;;Fe-Zn合金的粉末冶金法制备及其生物降解特性研究[J];功能材料;2013年04期

2 刘俊友,伍燕生,魏立,王士本,闫涛,刘卫东;高锰钢中碳化物的形成特征及其高温固溶行为研究[J];材料工程;2003年03期

3 师昌绪;跨世纪材料科学技术的若干热点问题[J];自然科学进展;1999年01期

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本文编号：556538