【摘 要】
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具有良好力学性能的可降解金属是目前生物材料的研究热点,锌的标准电极电位介于Mg和Fe之间,且锌和锌金属具有优良的生物相容性,被视为具有潜力的新一代可降解金属材料。本文
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具有良好力学性能的可降解金属是目前生物材料的研究热点,锌的标准电极电位介于Mg和Fe之间,且锌和锌金属具有优良的生物相容性,被视为具有潜力的新一代可降解金属材料。本文设计并制备了不同成分的锌镁锆三元合金,利用金相、硬度、拉伸、电化学测试、浸泡实验等方法来评价合金的力学和腐蚀性能,并对合金元素Mg和Zr的强化机制进行了对比研究。锌镁锆三元合金的微观结构研究表明,合金的金相主要由α-Zn相与α-Zn和Mg2Zn11组成的共晶组织组成,Zr元素在合金中主要以多边形状的富锆相镶嵌在晶界的形式存在。拉伸及硬度测试表明,合金的硬度和抗拉强度随着Mg元素含量的增加而单调递增,Zr元素含量的增加亦提高了合金的强度;其中Zn-3Mg-0.5Zr硬度178HV、抗拉强度193.47±15.96MPa。电化学腐蚀研究表明,其耐腐蚀性介于纯Zn和Zn-2Mg之间,Mg元素的增加可以加快合金的腐蚀速率,而Zr元素能些微提升合金的耐腐蚀性。30天的模拟体液浸泡结果表明,Zn-3Mg-0.5Zr腐蚀速率最慢44.82μm·year-1;通过对腐蚀后形貌的SEM观察和EDS成分分析,合金的腐蚀行为表现出晶间腐蚀;Zr元素可以显著提高表面的Ca:P比,提高了合金的生物活性。
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