本文主要研究内容
作者张源（2019）在《含Ca、Nd可降解镁合金显微组织、力学性能、膜层形成机制和降解机理研究》一文中研究指出：镁合金不仅具有良好的力学性能和生物相容性,而且其弹性模量与人骨相近似,能够显著降低应力遮蔽效应从而促进新骨生成。但是在Cl-环境中的腐蚀行为易导致镁合金结构过早失效,并造成人体局部组织严重受损。因此,如何提高镁合金在生理环境中服役性能和探究降解机理显得尤为重要。本文选取人体营养元素Ca、生物相容性良好的元素Nd对Mg-2Zn-0.2Mn合金进行成分优化和性能调控,通过SEM、TEM、EPMA、AFM、XRD等手段分析合金在铸态时的相特征、膜层形成机制和腐蚀行为。同时,研究了不同Ca、Nd含量的Mg-2Zn-0.2Mn-xCa和Mg-2Zn-0.2Mn-xNd合金经均质化处理后其组织特征对力学性能和腐蚀行为影响规律,并展开了细胞毒性评估。其次,对Mg-2Zn-0.2Mn-1.10Ca和Mg-2Zn-0.2Mn-1.88Nd合金进行不同温度热处理实施组织调控,分析晶粒尺寸和第二相含量耦合效应对合金力学性能和降解性能影响规律。最后,探究了多道次热轧对Mg-2Zn-0.2Mn-xNd合金显微组织演变、沿基体方向上的膜层特性、Cl-促进膜层破坏机制、三维降解形貌和异常阳极相活化溶解等行为。具体结论如下:Mg-2Zn-0.2Mn合金中添加不同含量的Ca/Nd元素后,合金树枝晶组织得到显著细化,Mg-2Zn-0.2Mn-xCa和Mg-2Zn-0.2Mn-xNd合金的耐蚀性能和力学性能均呈现出先升高后降低的趋势。Mg-2Zn-0.2Mn-0.38%Ca/0.62%Nd表现出优异的耐蚀性能,腐蚀速率分别为6.97 mm/y和1.15 mm/y。镁合金含Nd 比含Ca耐蚀性能更优异,是由于在模拟体液中含Nd镁合金表面除形成不溶性的Ca10)(PO4)6(OH)2和CaHPO4之外,还可以通过水解作用形成Nd2O3/Nd(OH)3等致密性良好的产物层,能显著抑制腐蚀因子吸附和渗透。而过量的CCa/Nd添加则导致第二相体积分数增加,形成大量的腐蚀电偶使得表面膜层逐渐变得疏松、缺陷加剧,为侵蚀性离子穿透膜层到达基体提供了扩散通道和便捷途径。同时,过量的Ca//Nd在晶界处堆积产生偏析,在承受外加载荷作用下易萌生微裂纹和扩展通道,导致材料力学性能降低。Mg-2Zn-0.2Mn-xCa合金经380℃/24h均质化处理后,通过电化学测试和浸泡实验表明Mg-2Zn-0.2Mn-0.38%Ca合金具有最佳的耐蚀性能;与铸态相比,腐蚀速率由6.97 mm/y降低至6.27 mm/y。Mg-2Zn-0.2Mn-xNd合金经420℃/24 h均质化处理后,Mg-2Zn-0.2Mn-0.62Nd合金表现出较低的腐蚀速率0.83 mm/y,并形成均匀的腐蚀形貌。经均质化处理后合金的耐蚀性比铸态时略有提升,归功于溶质原子Ca/Nd部分溶解对基体中第二相/金属间化合物电势分布特性调整。体外相容性测试表明,Mg-2Zn-0.2Mn-xCa/yNd合金对人体骨髓间质充细胞没有毒性,将来有望应用于骨科植入材料。Mg-2Zn-0.2Mn-1.10Ca和Mg-2Zn-0.2Mn-1.88Nd合金经不同温度(铸态、300℃/24h、350℃/24 h、420℃/24h、460℃/24 h、500℃/24 h)热处理后力学性能和耐腐蚀性能均呈现先升后降的趋势。力学性能提升归功于前驱体第二相/金属间化合物溶于基体导致晶粒内部应力场发生变化,并随着Ca/Nd原子增多产生严重晶格畸变进而促进结构再重排。力学性能弱化由于高温处理造成的较大晶粒尺度和过饱和晶格畸变引起应力集中,促进裂纹萌生/形核。腐蚀电偶本质是两相电势差异性,腐蚀电偶的密度和强度越大,腐蚀速率也越大。Mg-2Zn-0.2Mn-1.10Ca和Mg-2Zn-0.2Mn-1.88Nd合金在Kokubo’s溶液中最佳降解性能需匹配适宜的晶粒尺寸和一定比例的相体积分数。热轧态Mg-2Zn-0.2Mn合金腐蚀浸泡后表面产物主要由MgO、Mg(OH)2、CaHPO4和微量的Ca10(PO4)6(OH)2组成;热轧态Mg-2Zn-0.2Mn-xNd合金浸泡后表面腐蚀产物主要由Mg(OH)2、HA、Ca3(PO4)2、CaHPO4、MgCO3和Nd2O3组成,表现出较大的Rct |Z|、相位角和最佳腐蚀速率。这些不溶的产物层,可有效地延缓亚稳态Mg+形成。其耐蚀性能提高主要归结于以下三方面:首先,热轧后微区偏析度降低、晶粒细化并破碎第二相,在晶粒内部和晶界之间形成封闭的阴极/阳极微电偶腐蚀效应,使得腐蚀更加均匀且腐蚀速率更低;其次,细晶结构镁合金具有高比例的晶界密度存在于活化表面,能促进膜层形成的反应动力学、稳定膜层与基体结合性,使得亚稳离子交换和析氢速率降低;此外,Nd的水解/电离作用为不溶性产物沉积提供了形核位点,为氢氧化物和磷酸盐等沉淀提供了必要的HPO42-、CO32-和OH-离子根。
Abstract
mei ge jin bu jin ju you liang hao de li xue xing neng he sheng wu xiang rong xing ,er ju ji dan xing mo liang yu ren gu xiang jin shi ,neng gou xian zhe jiang di ying li zhe bi xiao ying cong er cu jin xin gu sheng cheng 。dan shi zai Cl-huan jing zhong de fu shi hang wei yi dao zhi mei ge jin jie gou guo zao shi xiao ,bing zao cheng ren ti ju bu zu zhi yan chong shou sun 。yin ci ,ru he di gao mei ge jin zai sheng li huan jing zhong fu yi xing neng he tan jiu jiang jie ji li xian de you wei chong yao 。ben wen shua qu ren ti ying yang yuan su Ca、sheng wu xiang rong xing liang hao de yuan su Nddui Mg-2Zn-0.2Mnge jin jin hang cheng fen you hua he xing neng diao kong ,tong guo SEM、TEM、EPMA、AFM、XRDdeng shou duan fen xi ge jin zai zhu tai shi de xiang te zheng 、mo ceng xing cheng ji zhi he fu shi hang wei 。tong shi ,yan jiu le bu tong Ca、Ndhan liang de Mg-2Zn-0.2Mn-xCahe Mg-2Zn-0.2Mn-xNdge jin jing jun zhi hua chu li hou ji zu zhi te zheng dui li xue xing neng he fu shi hang wei ying xiang gui lv ,bing zhan kai le xi bao du xing ping gu 。ji ci ,dui Mg-2Zn-0.2Mn-1.10Cahe Mg-2Zn-0.2Mn-1.88Ndge jin jin hang bu tong wen du re chu li shi shi zu zhi diao kong ,fen xi jing li che cun he di er xiang han liang ou ge xiao ying dui ge jin li xue xing neng he jiang jie xing neng ying xiang gui lv 。zui hou ,tan jiu le duo dao ci re ga dui Mg-2Zn-0.2Mn-xNdge jin xian wei zu zhi yan bian 、yan ji ti fang xiang shang de mo ceng te xing 、Cl-cu jin mo ceng po huai ji zhi 、san wei jiang jie xing mao he yi chang yang ji xiang huo hua rong jie deng hang wei 。ju ti jie lun ru xia :Mg-2Zn-0.2Mnge jin zhong tian jia bu tong han liang de Ca/Ndyuan su hou ,ge jin shu zhi jing zu zhi de dao xian zhe xi hua ,Mg-2Zn-0.2Mn-xCahe Mg-2Zn-0.2Mn-xNdge jin de nai shi xing neng he li xue xing neng jun cheng xian chu xian sheng gao hou jiang di de qu shi 。Mg-2Zn-0.2Mn-0.38%Ca/0.62%Ndbiao xian chu you yi de nai shi xing neng ,fu shi su lv fen bie wei 6.97 mm/yhe 1.15 mm/y。mei ge jin han Nd bi han Canai shi xing neng geng you yi ,shi you yu zai mo ni ti ye zhong han Ndmei ge jin biao mian chu xing cheng bu rong xing de Ca10)(PO4)6(OH)2he CaHPO4zhi wai ,hai ke yi tong guo shui jie zuo yong xing cheng Nd2O3/Nd(OH)3deng zhi mi xing liang hao de chan wu ceng ,neng xian zhe yi zhi fu shi yin zi xi fu he shen tou 。er guo liang de CCa/Ndtian jia ze dao zhi di er xiang ti ji fen shu zeng jia ,xing cheng da liang de fu shi dian ou shi de biao mian mo ceng zhu jian bian de shu song 、que xian jia ju ,wei qin shi xing li zi chuan tou mo ceng dao da ji ti di gong le kuo san tong dao he bian jie tu jing 。tong shi ,guo liang de Ca//Ndzai jing jie chu dui ji chan sheng pian xi ,zai cheng shou wai jia zai he zuo yong xia yi meng sheng wei lie wen he kuo zhan tong dao ,dao zhi cai liao li xue xing neng jiang di 。Mg-2Zn-0.2Mn-xCage jin jing 380℃/24hjun zhi hua chu li hou ,tong guo dian hua xue ce shi he jin pao shi yan biao ming Mg-2Zn-0.2Mn-0.38%Cage jin ju you zui jia de nai shi xing neng ;yu zhu tai xiang bi ,fu shi su lv you 6.97 mm/yjiang di zhi 6.27 mm/y。Mg-2Zn-0.2Mn-xNdge jin jing 420℃/24 hjun zhi hua chu li hou ,Mg-2Zn-0.2Mn-0.62Ndge jin biao xian chu jiao di de fu shi su lv 0.83 mm/y,bing xing cheng jun yun de fu shi xing mao 。jing jun zhi hua chu li hou ge jin de nai shi xing bi zhu tai shi lve you di sheng ,gui gong yu rong zhi yuan zi Ca/Ndbu fen rong jie dui ji ti zhong di er xiang /jin shu jian hua ge wu dian shi fen bu te xing diao zheng 。ti wai xiang rong xing ce shi biao ming ,Mg-2Zn-0.2Mn-xCa/yNdge jin dui ren ti gu sui jian zhi chong xi bao mei you du xing ,jiang lai you wang ying yong yu gu ke zhi ru cai liao 。Mg-2Zn-0.2Mn-1.10Cahe Mg-2Zn-0.2Mn-1.88Ndge jin jing bu tong wen du (zhu tai 、300℃/24h、350℃/24 h、420℃/24h、460℃/24 h、500℃/24 h)re chu li hou li xue xing neng he nai fu shi xing neng jun cheng xian xian sheng hou jiang de qu shi 。li xue xing neng di sheng gui gong yu qian qu ti di er xiang /jin shu jian hua ge wu rong yu ji ti dao zhi jing li nei bu ying li chang fa sheng bian hua ,bing sui zhao Ca/Ndyuan zi zeng duo chan sheng yan chong jing ge ji bian jin er cu jin jie gou zai chong pai 。li xue xing neng ruo hua you yu gao wen chu li zao cheng de jiao da jing li che du he guo bao he jing ge ji bian yin qi ying li ji zhong ,cu jin lie wen meng sheng /xing he 。fu shi dian ou ben zhi shi liang xiang dian shi cha yi xing ,fu shi dian ou de mi du he jiang du yue da ,fu shi su lv ye yue da 。Mg-2Zn-0.2Mn-1.10Cahe Mg-2Zn-0.2Mn-1.88Ndge jin zai Kokubo’srong ye zhong zui jia jiang jie xing neng xu pi pei kuo yi de jing li che cun he yi ding bi li de xiang ti ji fen shu 。re ga tai Mg-2Zn-0.2Mnge jin fu shi jin pao hou biao mian chan wu zhu yao you MgO、Mg(OH)2、CaHPO4he wei liang de Ca10(PO4)6(OH)2zu cheng ;re ga tai Mg-2Zn-0.2Mn-xNdge jin jin pao hou biao mian fu shi chan wu zhu yao you Mg(OH)2、HA、Ca3(PO4)2、CaHPO4、MgCO3he Nd2O3zu cheng ,biao xian chu jiao da de Rct |Z|、xiang wei jiao he zui jia fu shi su lv 。zhe xie bu rong de chan wu ceng ,ke you xiao de yan huan ya wen tai Mg+xing cheng 。ji nai shi xing neng di gao zhu yao gui jie yu yi xia san fang mian :shou xian ,re ga hou wei ou pian xi du jiang di 、jing li xi hua bing po sui di er xiang ,zai jing li nei bu he jing jie zhi jian xing cheng feng bi de yin ji /yang ji wei dian ou fu shi xiao ying ,shi de fu shi geng jia jun yun ju fu shi su lv geng di ;ji ci ,xi jing jie gou mei ge jin ju you gao bi li de jing jie mi du cun zai yu huo hua biao mian ,neng cu jin mo ceng xing cheng de fan ying dong li xue 、wen ding mo ceng yu ji ti jie ge xing ,shi de ya wen li zi jiao huan he xi qing su lv jiang di ;ci wai ,Ndde shui jie /dian li zuo yong wei bu rong xing chan wu chen ji di gong le xing he wei dian ,wei qing yang hua wu he lin suan yan deng chen dian di gong le bi yao de HPO42-、CO32-he OH-li zi gen 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自北京科技大学的张源，发表于刊物北京科技大学2019-06-27论文，是一篇关于相特征论文,电势分布论文,降解行为论文,力学性能论文,膜层特征论文,北京科技大学2019-06-27论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自北京科技大学2019-06-27论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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