AZ31镁合金在模拟人体环境中的腐蚀行为研究

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1、大连理工大学硕士学位论文AZ31镁合金在模拟人体环境中的腐蚀行为研究姓名：邓希光申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：齐民20090601大连理r大学硕十学位论文摘要镁及其合金具有比强度高、密度小以及生物相容性好的特点，作为生物医用材料有很大潜力。镁合金较差的抗腐蚀性能限制了其在机械工程领域的应用，却为一种可在人体内安全降解的生物医用材料的开发提供了基本思路：将镁合金医疗器械，例如镁合金接骨钉或镁合金血管支架。植入人体后，该植入器件会随着病变组织的愈合逐渐降解直至消失。但是已有镁合金在人体环境中的腐蚀速度过快，需要进一步控制。本文通过

2、考察Hank’S模拟体液中主要阴离子对AZ31镁合金腐蚀行为的影响，研究了镁合金在Hank’s模拟体液中的腐蚀机理，这对于设计有针对性的控制腐蚀速度的方案具有重要意义。本文通过测量AZ31变形态镁合金在不同成分的腐蚀环境中的平均腐蚀速度，发现Hank’s模拟体液对镁合金的腐蚀主要是在氯离子点蚀作用下的局部腐蚀；通过测量镁合金样品在腐蚀期间析出氢气的量随时间变化的曲线，发现Hank’s模拟体液中的H2P04‘和HP042。具有很强的缓蚀作用，可以引起镁合金的钝化，因此用生理盐水研究镁合金在人体环境中的腐蚀速度会引起较大的误差；通过测量镁合

3、金样品在具有不同pH值的Hank’s模拟体液中的电化学极化曲线，发现Hank’8模拟体液pH值的升高可以提高镁合金腐蚀反应的自腐蚀电位，降低腐蚀反应的热力学倾向，稳定腐蚀过程中形成的钝化膜，从而降低了腐蚀速度。另外，本文通过扫描电子显微镜和表面形貌仪等表面形貌测量仪器，研究了镁合金丝状腐蚀的形貌特点。采用金相显微镜观察显微组织，XRD测定相组成，失重法计算镁合金样品在Hank’s模拟体液中的腐蚀速率，扫描电镜观察腐蚀形貌，动电位极化曲线表征极化行为。本文通过上述实验比较了AZ31变形态与铸态镁合金的腐蚀行为，讨论了镁合金的腐蚀机理。结果

4、表明：腐蚀初期，AZ31变形态镁合金的耐蚀性优于AZ31铸态镁合金，其原因主要是AZ31铸态镁合金中第二相的自腐蚀电位比基体的自腐蚀电位高，加速了合金的腐蚀。腐蚀一段时间后，AZ31铸态镁合金的耐蚀性优于AZ31变形态镁合金。原因是随着腐蚀时间延长，AZ31铸态镁合金试样表层的Q基体不断被溶解，表面膜中较耐腐蚀的富A】相体积分数增大，在试样表面形成了一层网状结构的富A1相保护屏障，阻碍了腐蚀的进行，降低了腐蚀速度。因此，连续分布的p相能够提高AZ31镁合金的耐蚀性。最后，本文通过有限元分析方法，对支架支撑筋撑开后的塑性变形分布情况进行模

5、拟，发现支撑筋内侧的塑性变形程度远大于支撑筋的外侧，导致了支撑筋内侧优先腐蚀。因此，撑开后镁合金支架的腐蚀情况与支架各处的塑性变形程度有关。关键词：可降解生物医用材料；镁合金；血管支架；腐蚀；模拟体液AZ31镁合金在模拟人体环境中的腐蚀行为研究TheCorrosionBehaviorofAZ31MagnesiumAlloyinSimulatedHumanBodyEnvironmentAbstractDuetothesuitablemechanicalproperty,biocompatibilityandbiodegradability

6、,magnesiumalloysarepromisinginthedevelopmentofbio—absorbableorthopedicimplantsforinterventionaltherapyandbonetissueengineering．However，arapidcorrosionrateresultedformtheintrinsicallyactiveresponseofmagnesiumalloystochloride—containingbloodplasmaandhumanbodyfluidremainsth

7、eproblem．Subsequently，abetterunderstandingoftheinteractionbetweenmagnesiumalloysandhumanbodyenvironmentiStheprerequisitetolowerthecorrosionrate．Tothisend．thecorrosionbehaviorofAZ31magnesiumalloyinHank’Ssimulatedbodyfluid(SBF)Wasstudiedinthecurrentresearch．Thedynamiccorro

8、sionratewithtimeWasdeterminedbyanormaldevicedesignedtomeasurethehydrogenevolutionaccurately．Theresultss