【摘 要】
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目前,应用于临床的不可降解医用金属材料主要有第三代钛合金、316L不锈钢或铁合金等,由于他们的腐蚀速率较低,植入后残存在体内被视为异物,导致不同程度的负面影响。因此提出
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目前,应用于临床的不可降解医用金属材料主要有第三代钛合金、316L不锈钢或铁合金等,由于他们的腐蚀速率较低,植入后残存在体内被视为异物,导致不同程度的负面影响。因此提出了可降解材料的科研需求,研究最广泛的主要有铁基合金和镁基合金。但铁基合金的降解速率过慢,镁基合金的降解速率过快,使其临床应用发展受到了限制。由于锌的电位介于铁和镁之间,具有较合适的生物腐蚀降解速率,在临床医学领域有巨大的应用潜力。但纯锌的综合力学性能不太理想,在人体内的生理环境中存在非均匀腐蚀,限制了其在临床医学上的广泛应用,因此,对可降解锌合金的研发迫在眉睫。本论文以Zn-0.5Mg合金为基体,研究了Nd和Y两种元素对Zn-0.5Mg合金的微观组织、力学性能及腐蚀性能的影响。本实验分别制备了不同Nd、Y含量的Zn-0.5Mg-x Nd(Y)系医用合金,并对合金进行微观组织表征、力学性能测试、浸泡失重分析及电化学分析。研究发现,随着Nd元素含量的增加,实验合金的平均粒径和Nd3Zn11相的大小发生明显变化,当Nd元素含量为0.05 wt.%时,合金的粒径较小,Nd3Zn11相分布比较均匀,Zn-0.5Mg-0.05Nd合金的综合力学性能较好,其抗拉强度和屈服强度分别为143.7 MPa和122.5 MPa。通过37℃的Hank?s溶液体外浸泡实验和电化学分析,对合金在模拟体液环境下的腐蚀性能进行了研究。结果表明,随着Nd含量的增加,实验合金的腐蚀失重和腐蚀速率呈现先减小后增大的变化趋势,当Nd含量为0.1 wt.%时,合金的腐蚀失重量最小,腐蚀速率最低,此外,Zn-0.5Mg-0.1Nd合金的自腐蚀电流密度最小(Icorr=0.95μA/cm2),表明Zn-0.5Mg-0.1Nd合金耐蚀性能最佳。Y元素对晶粒起到一定的细化效果,当Y含量为0.1 wt.%时,晶粒尺寸较细小,合金的屈服强度相对较高,当Y含量增大到0.2 wt.%时,YZn12出现偏聚,合金的力学性能下降。当Y含量为0.1 wt.%时,合金的综合力学性能较优,此时Zn-0.5Mg-0.1Y合金的抗拉强度为135.9 MPa,屈服强度为119.9 MPa,延伸率为2.3%;电化学分析和体外浸泡失重实验表明,当Y含量为0.1 wt.%时,其自腐蚀电流密度最小(Icorr=0.45μA/cm2),Zn-0.5Mg-0.1Y合金的耐蚀性能最佳。
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