【摘 要】
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镁合金作为新一代生物可降解植入材料,与传统医学材料相比,表现出优异的综合力学性能及良好的生物相容性,同时可降解性及其降解产物有益于人体,使其在心血管支架及骨固定等临床医学领域有着光明的应用前景。但镁合金植入材料过快的降解速度,导致其在人体内的工作期间,无法达到有效的功效而提前失效,这也是阻碍镁合金作为生物植入材料进一步发展的主要原因。本文通过合金化方法开发了一种新型的Mg-3Zn-1Mn-xSr（
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（No.51574175）
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镁合金作为新一代生物可降解植入材料,与传统医学材料相比,表现出优异的综合力学性能及良好的生物相容性,同时可降解性及其降解产物有益于人体,使其在心血管支架及骨固定等临床医学领域有着光明的应用前景。但镁合金植入材料过快的降解速度,导致其在人体内的工作期间,无法达到有效的功效而提前失效,这也是阻碍镁合金作为生物植入材料进一步发展的主要原因。本文通过合金化方法开发了一种新型的Mg-3Zn-1Mn-xSr（x=0,0.5,1.0,1.5,2.0 wt.%）合金,并且探究了固溶处理及热挤压对其腐蚀性能及力学性能的优化效果。采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、电化学试验（三电极工作系统）和动态腐蚀浸泡试验（失重和析氢）,研究了不同状态下Mg-3Zn-1Mn-xSr合金的腐蚀行为和微观结构,并分析了其内在影响机制。研究结果表明:（1）铸态合金。Sr元素的引入改变了Mg-3Zn-1Mn合金中Mg7Zn3相的分布,促进了其在晶界的析出。随着Sr含量的增加,合金的晶粒尺寸和第二相间距减小,耐蚀性先升高后降低,表明Sr的添加存在获得最佳耐蚀性的临界值。通过浸泡试验和电化学测试,得出了最佳腐蚀性能的合金为Mg-3Zn-1Mn-1Sr(CR=1.213±0.02mm/y,Icorr=2.80μA/cm~2)。（2）固溶态合金。Mg-3Zn-1Mn-1Sr合金在不同温度（350℃、380℃、410℃）固溶处理24h后合金的相组成未发生变化,但树枝晶消失,由均匀的等轴晶组织代替。随着固溶处理温度的升高第二相的尺寸、数量而减小,晶粒尺寸增大,晶粒内部孪晶组织增多。根据失重和电化学测试得出最佳的固溶处理工艺参数为380℃+24h,此时合金的失重平均腐蚀速率为0.682±0.032mm/y。（3）挤压态合金。挤压后合金晶粒尺寸大幅降低,且随着挤压速率的增加动态再结晶体积分数和晶粒尺寸升高,沿挤压方向分布的第二相破碎、细化,但相成分未发生改变,有少量Mg7Zn3相在DRXed晶界处析出。且随着挤压速率的增加合金的失重平均腐蚀速率升高,30mm/min挤压速率合金（E30）的降解速率最低为0.329±0.012mm/y,30mm/min挤压速率（E60）次之为0.427±0.017mm/y。且E60合金的综合力学性能最佳,抗拉强度、屈服强度、延伸率分别为320±3 MPa、305±3 MPa、22.5±2.2%。故E60合金的腐蚀性能和力学性能均满足植入材料要求。
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