Gd对心血管支架用Mg-Zn-Gd-Zr合金的腐蚀性能的影响.pdf

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1、Test&Research试验研究Gd对心血管支架用Mg-Zn-Gd-Zr合金的腐蚀性能的影响赵兵，韩少兵，贾长健，许春香，张金山（太原理工大学，山西太原030024）摘要：为了改善Mg-Zn-Zr三元合金的耐腐蚀性能，通过添加稀土元素Gd制备含量分别为0%、1%、2%和3%的Mg-4Zn-xGd-0.4Zr四元镁合金。使用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、电化学工作站以及浸泡实验，研究了在模拟血液中四元合金的腐蚀性能。结果表明，添加Gd元素以后，合金中出现了Mg3Gd新相，合金的晶粒得到了细化，同时合金的耐腐蚀性能有了很大的提高。Mg-4Zn-1Gd-0.4

2、Zr在本次研究中表现出了最优异的耐腐蚀性能。关键词：Mg-Zn-Gd-Zr合金；Gd含量；模拟体液；耐腐蚀性能中图分类号：TG146.22；文献标识码：A；文章编号:1006-9658（2017）04-0007-04DOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2017.04.0020引言添加可以提高合金的耐蚀性是近年研究的热点之[8-10]镁及镁合金作为生物医用材料，具有较强的一。比强度和比刚度、生物相容性和可降解性良好等特Mg-Zn-Zr合金具有良好的力学性能及生物相[11]点，通常用于骨固定材料、骨组织工程多孔支架材容性好等优点，但是合金的耐蚀

3、性能有待提高。[1-4]料、冠状动脉植入支架材料等。镁合金耐蚀性能人们研究镁合金中的稀土元素在人体中的毒性，发差，我们可以利用其耐蚀性能差的特点制作具有降现少量的稀土元素在人体内会形成氯化物，随新陈[12-13]解性能的非永久性生物植入物构件，通过人为控制代谢排出体外，对人体是无害的。Gd元素作其降解速率和时间，在满足医学治疗需要的同时，为添加元素，可以起到细化晶粒，均匀微观组织，提又可减少通过手术取出植入物，这样减小了手术对高合金的力学性能及耐腐蚀性能的作用。本文研[5]病人造成的痛苦和不必要的开销。这种想法将有究了Gd元素的添加量对Mg-Zn-Zr系合金性能

4、的望发展成为生物医用可降解植入材料及器件，如可影响。降解心血管支架、内固定用接骨板和骨钉以及组织[6]工程用支架材料等。1实验但是，由于镁在生物体内腐蚀的过快，一旦表1.1合金的制备面膜破裂，且短期内释放大量氢气引起局部碱性等一系列临床问题，所以解决镁合金在人体血液以纯度为99.99%的镁锭、锌锭以及钆颗粒和中腐蚀过快的缺点将成为研究镁合金作为心血管纯度为25%的镁锆中间合金作为原料。采用SG-[7]5-12型电阻炉，RJ6作为精炼剂和覆盖剂，进行熔支架的重要课题。添加合金元素，提高镁合金的抗腐蚀性能是本文所用的方法。然而稀土元素的炼。保护气氛为CO2和SF6。

5、本文通过在Mg-4Zn-0.4Zr合金基础上添加含量分别为0%、1%、2%、3%的Gd元素制备出Mg-4Zn-xGd-0.4Zr合金（记为a、基金项目：国家自然科学基金（No.51574175，51474153）b、c、d）。将其浇注成φ20mm×120mm的金属棒，收稿日期:2016-12-21稿件编号:1612-1621然后将金属棒线切割成φ20mm×5mm的金属试作者简介：赵兵（1990—），男，在读硕士，主要从事生物镁合金的性能样，用400～2000号砂纸对试样依次进行水磨，并研究工作;通讯作者：许春香（1964—），女，教授，硕士研究生导师，主要从事合

6、金材料的设计和制备研究.用无水乙醇清洗，冷风吹干。中国铸造装备与技术4∕20177试验研究Test&Research1.2腐蚀试验状结构。各取四种成分镁合金三个φ20mm×5mm的由图1.a可以看出合金的晶粒尺寸较大，晶界金属试样，作为平行试样。将试样浸泡在恒温水浴并没有完全联通，并且晶粒内存在大量的颗粒状第箱中，温度保持在37℃。每1LHank’s模拟体液二相。当加入1%含量的Gd之后，由图1.b可以的成分为8.00gNaCI，0.40gKC1，0.14gCaCl2，0.35看出，颗粒状的第二相逐渐减少，而晶界处出现了gNaHCO3，0.10gMgCl2·6H

7、2O，0.06gMgSO4·7H2O，条状第二相。这是由于颗粒状第二相逐渐向晶界0.06gKH2PO4，0.06g，Na2HPO4·12H2O。根据ASTM处偏析形成的。加入2%含量的Gd以后，晶粒尺G31-72标准，取Hank’s模拟体液与试样表面积之寸仍然在减小，并且发现，晶界内颗粒状第二相大2量减少，而条状第二相越来越多。如图1.b所示，当比为30ml/cm。溶液每24h更换一次。浸泡14天后，然后在20%铬酸和1%硝酸银溶液中煮沸10Gd含量为3%时，合金内部的晶粒变得更加细小，min，除去表面沉积的腐蚀产物，最后分别在丙酮和而且在晶粒内几乎看不到颗粒状

8、第二相，这可能是酒精中超