生物醫(yī)用Mg-Sn-Zn-Mn合金的顯微組織及性能研究.pdf

1、目前大規(guī)模使用的生物醫(yī)用材料鎂合金有AZ31、WE43等。Al可能引起透析性腦病綜合征、老年性癡呆等一些退行性神經(jīng)疾病，被認為是一種非必需性的低毒微量元素。據(jù)報道，Mg-Zn系鎂合金溶血率往往偏高，不適合用作與血液直接接觸的生物植入材料。
　　 本研究開發(fā)出一種兼具無毒、可控降解和高強韌優(yōu)點的新型生物醫(yī)用T231(Mg-3Sn-1Zn)、TZM310(Mg-3Sn-1Zn-0.5Mn)合金，并采用光學(xué)顯微鏡、XRD、萬能拉伸試驗

2、機、電化學(xué)工作站及SEM對其顯微組織、相組成、力學(xué)性能和耐蝕性進行了分析和測試。研究結(jié)果表明：鑄態(tài)合金顯微組織為粗大的枝晶，固溶態(tài)合金為不規(guī)則等軸晶并且晶內(nèi)含有大量孿晶，軋制態(tài)為細小均勻等軸晶。鑄態(tài)合金由α-Mg，Mg2Sn和MgZn三相組成。合金經(jīng)過固溶熱處理后，第二相溶解到基體中，固溶態(tài)合金只有單相過飽和α-Mg固溶體存在。軋制后合金中的第二相又重新析出，仍由α-Mg，Mg2Sn和MgZn三相組成。通過對合金在400、450℃溫度下

3、保溫不同時間后的相成分及綜合力學(xué)性能結(jié)果進行分析，得出T231、TZM310合金的最佳固溶工藝分別為：T231固溶溫度400℃、TZM310固溶溫度450℃，均保溫時間為24h，出爐后水淬。根據(jù)兩合金拉伸數(shù)據(jù)以及顯微硬度可知，固溶態(tài)合金力學(xué)性能最優(yōu)，顯微硬度可達57.86，拉伸強度達217.3MPa，延展率高達27.8％，這是由于固溶態(tài)合金固溶強化以及孿晶對塑性改善的作用。三種狀態(tài)下兩種合金的耐蝕性能由好到壞依次是：固溶態(tài)、軋制態(tài)、鑄態(tài)

4、。軋制態(tài)合金晶粒細小，第二相分布均勻，耐蝕性能較好；固溶態(tài)合金由于晶界面積的減少、第二相電偶腐蝕的消失，致使電流密度減小，耐蝕性能最佳；Mn元素的添加對有害雜質(zhì)離子的去除使TZM310合金耐蝕性能各種狀態(tài)下明顯優(yōu)于T231合金。固溶態(tài)TZM310合金的溶血率滿足生物醫(yī)用材料的要求值(小于5%)，這是由于合金耐蝕性能好，與血液接觸釋放鎂離子少，致使細胞破裂現(xiàn)象不明顯。經(jīng)過對比兩種合金在不同狀態(tài)下的綜合性能，發(fā)現(xiàn)Mg-3Sn-1Zn-0.5