【摘 要】
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生物可降解医用合金中,锌及锌合金由于具有良好的生物相容性,相比较镁基合金和铁基合金,锌合金具有适中的降解速率,成为心血管支架、骨板和骨钉等产品的理想材料。然而,未经组织细化或变形处理的铸态锌合金其抗拉强度和延伸率不能满足植入人体中生物可降解材料的性能要求,限制了生物可降解Zn合金在临床医学中的应用。因此,为了提高和改善锌合金的力学性能,并满足植入人体后的腐蚀速率要求,本论文以临床医学中具有应用前景
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生物可降解医用合金中,锌及锌合金由于具有良好的生物相容性,相比较镁基合金和铁基合金,锌合金具有适中的降解速率,成为心血管支架、骨板和骨钉等产品的理想材料。然而,未经组织细化或变形处理的铸态锌合金其抗拉强度和延伸率不能满足植入人体中生物可降解材料的性能要求,限制了生物可降解Zn合金在临床医学中的应用。因此,为了提高和改善锌合金的力学性能,并满足植入人体后的腐蚀速率要求,本论文以临床医学中具有应用前景的Zn-1Mg合金为研究对像,通过合金中添加Ca元素（0.3wt%和0.5wt%）制备可降解Zn-1Mg-x Ca合金,并对制备的Zn-1Mg-0.5Ca合金进行超声处理,研究Ca元素对Zn-1Mg合金及超声处理对Zn-1Mg-0.5Ca合金微观组织、力学性能和腐蚀性能的影响进行了分析和表征,探究合金的强化和腐蚀降解机制:（1）Ca元素对Zn-1Mg合金微观组织的研究表明:Ca元素能够细化Zn-1Mg合金中的初生α-Zn,且随着Ca含量的增加,初生α-Zn组织形貌由粗大树枝晶向近等轴晶转变,晶粒尺寸减小。随着Ca含量增加,合金中共晶Mg2Zn11相片层间距减小,其形貌由层片状变为蜂窝状,且分布在基体上的CaZn13相体积分数增加。（2）铸态Zn-1Mg合金的抗拉强度（UTS）、屈服强度（YS）和延伸率（EL）分别为119.7MPa、84.50MPa和1.18%。当合金中添加0.3%Ca时,其抗拉强度（UTS）、屈服强度（YS）和延伸率（EL）分别提高到了140.1MPa、99.07MPa和1.19%。比较Zn-1Mg-0.5Ca合金和Zn-1Mg合金的力学性能,其合金抗拉强度（UTS）从119.7MPa提高到169.3MPa,提高了41.4%,屈服强度（YS）从84.5MPa提高到118.7MPa,提高了40.5%;并且延伸率（EL）从1.18%到了3.42%,提高了189.8%。（3）铸态Zn-1Mg-xCa合金在Hank’s模拟体液中电化学的分析和模拟体液浸泡实验结果表明,当Ca添加含量从0.3%增加到0.5%时,合金的腐蚀速率从未添加Ca时的0.125mm.a-1分别提高到0.176mm.a-1和0.190mm.a-1;Zn-1Mg-x Ca合金在Hank’s溶液中浸泡1个月的腐蚀速率随Ca含量的增加而逐渐降低,不同含Ca量合金的腐蚀速率分别为:Zn-1Mg-0.5Ca(0.182mm.a-1)＞Zn-1Mg-0.3Ca(0.168mm.a-1)＞Zn-1Mg(0.134mm.a-1)。（4）Zn-1Mg-0.5Ca合金分别进行300W、600W和900W的超声处理的研究结果表明:随着超声功率的增加,合金的微观组织被进一步细化,初生α-Zn组织的尺寸减小,形貌由树枝晶向蔷薇状转变;CaZn13相由粗大的不规则多边形细化为细小的颗粒,平均尺寸从34μm减小到5μm,片层的共晶Mg2Zn11相由粗大层片状转变成细小的棒状和粒状。（5）电化学腐蚀实验分析结果表明:未经超声处理的Zn-1Mg-0.5Ca合金的腐蚀速率最低,为0.190mm.a-1。随着超声功率的增加,合金的腐蚀速率逐渐增加,当超声功率达到900W时,合金的腐蚀速率达到了0.490mm.a-1。（6）15和30天浸泡腐蚀实验结果表明:经过相同超声功率（900W）处理的Zn-1Mg-0.5Ca合金,随着浸泡实验时间的增加,其腐蚀速率由0.257mm.a-1增加到0.273mm.a-1。相同浸泡时间（30天）内,未经超声处理的Zn-1Mg-0.5Ca合金的腐蚀速率低于超声处理合金的腐蚀速率,且随着超声功率的增加,合金腐蚀速率从0.177mm.a-1增加到0.273mm.a-1。
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