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镁合金与传统的生物医用金属材料相比,具有更好生物相容性和可降解性能,但是耐腐蚀性能太差以致于植入物在受损组织完全恢复前就失去了力学完整性,一直制约着镁合金的广泛应用,所以,改善镁合金的抗腐蚀性能对其应用的推广至关重要。 本文选用ZEK100生物镁合金作为研究对象,对材料的基本力学性能进行研究,并通过体外浸泡实验研究其腐蚀行为及腐蚀机理。结果表明:包括平均应力、应力幅值和加载历史在内的力学参数对其单轴棘轮行为有很大影响,另外,预腐蚀会显著恶化材料的抗棘轮性能。 采用高压扭转工艺对ZEK100镁合金进行预变形处理,在处理过程中引入大量累积剪切应变,并对处理后的材料进行一系列力学性能和腐蚀性能测试,结合微观手段分析材料的组织演化规律及腐蚀机理。结果表明:高压扭转处理后,材料晶粒内部出现许多孪晶,晶粒尺寸显著细化,其细化机理主要为孪晶分割。ZEK100镁合金试样的析氢速率和析氢体积都有明显降低,电化学测试结果表明材料的自腐蚀电位上升,自腐蚀电流下降,材料的抗腐蚀性能明显改善。另外,材料的腐蚀形貌和腐蚀形式发生很大变化,原始试样的腐蚀形式为点蚀,腐蚀形貌十分不均匀,腐蚀产物层不能很好地保护基体。高压扭转处理后,腐蚀形貌均匀且规则,形成的腐蚀产物层致密且均匀,对基体有很好的保护作用,最终提升了镁合金的抗腐蚀能力。其腐蚀机理的变化与材料的晶界密度和第二相分布具有密切关系。 采用羟基磷灰石涂层对ZEK100镁合金进行表面改性,显著提升了材料的抗腐蚀能力。在合成过程中,添加纳米氢氧化镁微颗粒,优化合成工艺,使涂层性能进一步提高。结果表明,添加纳米氢氧化镁微颗粒后,制备的羟基磷灰石颗粒由针状向网状结构转变,涂层更加致密,涂层对腐蚀的阻挡能力也进一步提高。