论文摘要
生物医用材料正在蓬勃发展,生物材料已经成为生命科学研究中最活跃,也是最重要的一个领域。目前国内外应用比较成熟的生物医用金属材料主要有医用不锈钢、医用钴基合金、医用钛及钛合金。但是这些材料在生理环境下,会因生理腐蚀出现应力遮挡效应、有毒金属离子释放及一些慢性炎症等等,而且大部分医用金属材料都属于惰性材料,是永久植入物,都需要进行二次手术取出。近年来,学者研究发现镁合金有作为植入材料的潜力,其密度及弹性模量与人体骨骼的非常接近,而且镁合金具有良好的生物相容性和生物可降解性。但是镁合金的化学性质比较活泼,在人体这个复杂的环境中腐蚀速率极快,严重制约着镁合金在生物医用材料方面的应用。本课题就是在ZM61镁合金的基础上,通过添加Ca元素,来提高合金的耐腐蚀性能,用以满足生物材料应用的要求。采用ZM61合金和Mg-30Ca中间合金,熔炼制备出含Ca量分别为0%、0.3%、0.5%及1.0%的合金。运用试样在SBF溶液中的析氢测试、pH值测试及电化学测试等方法,并通过金相观察、X射线衍射分析、SEM形貌分析以及EDS能谱分析等表征手段,对Ca含量对ZM61合金组织和性能的影响,筛选出Ca含量最佳的ZM61镁合金。在此基础上,对Ca含量最佳的镁合金进行热处理,并分析了热处理对该合金组织和性能的影响。实验结果表明:（1）铸态ZM61-XCa合金的晶粒尺寸会随着Ca含量的增加而减小,当Ca含量达到1.0%时,合金的晶粒得到明显细化。（2）铸态ZM61-1.0Ca合金的物有α-Mg基体相、条状Ca2Mg6Zn3相、片状共晶组织（α-Mg+ Ca2Mg6Zn3）相以及以颗粒形式存在的富Mn相。（3）铸态ZM61-XCa合金的耐腐蚀性能随着Ca含量的增多呈现出先升高后下降的趋势,当Ca含量为0.5时合金的耐腐蚀性最好。（4） ZM61-0.5Ca合金经过退火处理后,枝晶数量明显减少,成分偏析得到缓和;经过时效处理后在三角晶界处出现了片状析出相,而且出现了Mg2Ca相。（5） ZM61-0.5Ca合金的电化学测试结果显示,对于铸态、退火、固溶处理以及同一时效温度的试样,其腐蚀电位相差不大,合金在经过180℃8h时效处理后的耐腐蚀性能最好。