可降解ZnMgMnGd合金的组织与性能研究

来源 :辽宁工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qiuzhizhedetiantang
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锌及其合金具有优异的生物相容性和适中的降解速率,有望成为新一代可降解金属材料。但纯Zn的力学性能差,为保证Zn合金力学性能和腐蚀性能的协同性,本文以ZnMgMn合金为基础,通过添加不同含量的Gd和热处理来提高锌合金的力学性能和耐蚀性能。对铸态及热处理后合金的组织,力学性能,降解性能及电化学性能进行分析。实验所得的主要结果如下:(1)铸态ZnMgMn合金主要由α-Zn相、Mg2Zn11相、MgZn2相和MnZn13相组成,加入稀土Gd后,合金产生Gd Zn12相,热处理工艺不会改变合金的物相组成。随着稀土元素Gd含量的不断增加,合金中共晶组织由离异共晶转变为片层状;随着冷却速度的上升,合金中晶粒尺寸减小,共晶组织的片层间距减小;随着时效时间的延长,合金中Gd Zn12相组织发生聚集长大。(2)随着铸态ZnMgMn合金中Gd元素含量的增加,合金显微硬度先增加后减少,添加0.6wt.%Gd的合金显微硬度最大为217HV,较基体合金提升28%;随着冷却速度的增加,ZnMgMn Gd合金的显微硬度逐渐提升,水浴冷却合金的显微硬度最高为265.3HV,较铸态合金提升22%;随时效时间的延长,合金显微硬度先增加后减小,时效4h时合金硬度达到258.6HV,较铸态合金提高19%。(3)随着铸态ZnMgMn合金中Gd元素含量的增加,合金的降解速率先减小后增加,添加0.6wt.%Gd的合金降解速率最低约为0.259mm·a-1,较基体合金降低了54%;随着时效时间的延长,ZnMgMn Gd合金的降解速率先减少后增加,时效6h油浴处理的合金降解速率最低为0.188mm·a-1,较铸态合金降低了27%;合金的在腐蚀过程中以均匀腐蚀为主,同时伴随有局部腐蚀,合金的腐蚀产物主要由锌(镁)氧化物、锌(镁、钙)磷酸盐和锌(镁、钙)碳酸盐等物质组成。(4)随着铸态ZnMgMn合金中Gd元素的增加,腐蚀速率先上升后下降,添加0.6wt.%Gd的合金腐蚀速率最低为0.3mm·a-1,较ZnMgMn合金降低62%;随着冷却速度的增加与时效时间的延长,ZnMgMn Gd合金的腐蚀速度先降低后增加,时效时间6h油浴处理的合金腐蚀速率最低为0.116mm·a-1,较铸态合金降低61%。该论文有图36幅,表16个,参考文献90篇。
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