【摘 要】
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目前对医用镁合金降解行为的研究多在静态环境下进行,对实际生理流场环境下流场流速、温度、腐蚀介质等因素的影响尚未有系统性报道。本文以Mg-2Zn合金为主要研究对象,构建了体
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目前对医用镁合金降解行为的研究多在静态环境下进行,对实际生理流场环境下流场流速、温度、腐蚀介质等因素的影响尚未有系统性报道。本文以Mg-2Zn合金为主要研究对象,构建了体外模拟流场环境实验台,进行了镁合金体外模拟流场降解实验,研究了流场环境下流速、温度及流场腐蚀介质对镁合金降解行为的影响,同时,对比研究了AZ31合金在模拟体液流场中的降解行为,研究发现: 模拟体液中,Mg-2Zn合金降解速率与流场流速成正比;随浸泡时间推移,合金表面腐蚀产物膜层增厚,Mg-2Zn合金降解速率降低,流场流速越高,降解速率降低幅度越慢。随着流速升高,Mg-2Zn合金的腐蚀形貌由局部点蚀向均匀腐蚀转变,流速较高时,存在流场冲刷痕迹。 流场温度升高,降解速率加快,流场对样品腐蚀速率的加速作用更大,流场环境下Mg-2Zn合金的抗拉强度损失更为严重,腐蚀形貌由局部腐蚀转向均匀腐蚀,各温度流场环境下Mg-2Zn合金表面均呈现冲刷腐蚀痕迹。 Mg-2Zn合金在生理盐水中的降解速率较模拟体液中更慢,其降解时溶液pH值更高且稳定,表面腐蚀产物Mg(OH)2更易成膜。流场环境下,生理盐水中合金降解速率先慢后快,模拟体液中则先快后慢并趋于稳定。生理盐水中Mg-2Zn合金表面存在丝状腐蚀,局部伴有向基体内部延伸的点蚀坑,与静态环境相比,流场环境下合金表面腐蚀坑分布均匀且数量较多。浸泡相同时间后,与模拟体液相比,生理盐水中Mg-2Zn合金的抗拉强度更高。 与Mg-2Zn合金相比,AZ31合金降解速率受到流场的影响更大,腐蚀速率更高,腐蚀多开始于晶界处,静态降解的样品表面腐蚀坑集中且深入基体,易形成穿孔,而流场环境下样品表面腐蚀面积更大且腐蚀坑深度更均匀。模拟体液中AZ31合金抗拉强度衰减速度快于Mg-2Zn合金,流场作用下AZ31合金抗拉强度的衰减速率小于静态环境。 电化学测试表明,Mg-2Zn合金在模拟体液中浸泡时,流场流速越高,腐蚀产物膜层越不易附着,样品的阻抗值上升速率越低。温度越高,Mg-2Zn合金在模拟体液中的自腐蚀电位越低,自腐蚀电流越大。相比模拟体液,生理盐水中Mg-2Zn合金具有更高的自腐蚀电位和阻抗值及更低的腐蚀电流,显示出更好的耐腐蚀性能。AZ31合金在模拟体液中的自腐蚀电位高于Mg-2Zn合金,更易受到腐蚀作用。
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