高壓扭轉工藝對生物鎂鋅鈣合金組織及性能的影響.pdf

1、鎂及鎂合金應用于生物可降解材料存在兩大難題:降解速率過快和力學性能滿足不了醫(yī)用要求。高壓扭轉技術(High pressure torsion,HPT)細化晶粒效果顯著,從而提高材料力學性能及耐腐蝕性能,成為解決生物鎂合金應用的最有途徑之一。通過OM、SEM,XRD、TEM及SAED等分析高壓扭轉變形對Mg-Zn-Ca合金微觀組織的影響。通過浸泡實驗及電化學實驗分析變形前后鎂合金在模擬體液中的腐蝕降解行為。
　　 研究結果表明:鑄

2、態(tài)鎂合金由α-Mg和MgZn相組成,晶粒大小在～130μm,第二相主要彌散分布在晶界處。HPT態(tài)鎂合金的組織由α-Mg和Mg4Zn7相組成。應變誘發(fā)第二相相變。第二相顆粒主要分布在晶粒內部,尺寸在10～75nm范圍。試樣中心區(qū)域晶粒大小在～1.2μm,晶界較為純凈；邊緣區(qū)域晶粒大小在～1μm,獲得超細晶組織,晶界為非平衡晶界。
　　 隨著距離試樣中心距離位置的增加,試樣上真應變值不斷增加,最高達6.5。與應變分布不同,高壓扭轉變

3、形后硬度值分布沿著直徑方向上較為均勻,平均值(115Hv0.1)較鑄態(tài)合金(39Hv0.1)提高了近三倍。對其變形機制探索認為,在高壓扭轉過程中發(fā)生了動態(tài)再結晶導致了鎂合金獲得超細晶組織。
　　 浸泡實驗表明,隨著浸泡時間的延長,溶液pH值均增加,但HPT態(tài)鎂合金的增速較慢。鑄態(tài)鎂合金表面存在大量的腐蝕坑,腐蝕坑中存在大量鈣磷鹽沉積,形成OCP相及(Ca,Mg)CO3相。而在HPT態(tài)試樣上形成Mg(OH)2膜,隨著浸泡時間的延長

4、,Mg(OH)2膜破裂變成(Ca,Mg)CO3沉積,且有少量鈣磷鹽沉積,但未出現腐蝕坑。
　　 極化曲線表明,HPT態(tài)鎂合金的電流密度較鑄態(tài)合金小了近兩個數量級,極化電阻為鑄態(tài)合金的近100倍,說明其在模擬體液中腐蝕速度減慢,腐蝕阻力增大。鑄態(tài)鎂合金的交流阻抗譜由兩個容抗弧和一個感抗弧組成。而HPT態(tài)卻只有一個容抗弧組成。建立等效電路顯示,HPT態(tài)鎂合會的轉移電阻是鑄態(tài)合金的兩個多數量級。
　　 高壓扭轉變形前后材料的腐