镁合金在模拟人体体液中腐蚀行为的研究

【摘要】近年来，随着医用材料需求增加，生物可降解材料发展迅速。镁合金是人体新陈代谢必需元素，具备良好的生物相容性，同时还满足生物材料力学性能条件，目前已经发展为最具潜力的生物可降解材料。但是镁化学性质活泼导致其耐蚀性能很差，作为可降解材料使用会因腐蚀过快而使得植入器械提前失效。在AZ系列商用镁合金研究较为成熟的基础上，可将其应用于生物可降解镁合金研究。本课题的研究对象为AZ80以及含稀土的AZ80+1Nd镁合金。本文研究了不同热处理工艺下的两种合金在模拟人体体液中的腐蚀，得出热处理对两种合金腐蚀的影响规律；研究了不同PH值的模拟人体体液对两种合金腐蚀性能的影响；研究了模拟人体体液中各个离子对合金耐蚀性的影响。通过浸泡析氢实验、浸泡失重实验以及电化学实验研究合金在模拟人体体液中的腐蚀规律；通过对腐蚀的宏观照片和微观照片分析，研究其腐蚀形貌变化以及腐蚀类型；用XRD进行腐蚀产物分析。结果表明：固溶处理后的AZ80以及AZ80+1Nd合金耐蚀性最差，固溶+时效处理后耐蚀性随时效时间的延长，呈先增强后减弱的趋势。由于Nd的加入生成较为稳定的AlNd和Al2Nd相，使得AZ80+1Nd合金耐蚀能好于AZ80合金。电化学实验表明，热处理更易影响镁合金阳极溶解反应。实验得出了AZ80+1Nd合金的平均腐蚀速度和析氢量变化很小，固溶+36h时效处理后的析氢量仅有2.8ml，浸泡5天后的平均腐蚀速度为0.0433mg/cm2day，可期望用于生物可降解镁合金的进一步研究。形貌观察显示两种合金的腐蚀类型均为点蚀和丝状腐蚀。XRD分析两种合金主要腐蚀产物为Mg(OH)2，其余的腐蚀产物还有Mg3(PO4)2、MgS2O7以及MgCO3等。铸态AZ80和AZ80+1Nd合金在不同PH值的模拟人体体液中腐蚀后，浸泡析氢和失重实验表明PH值与两种合金腐蚀速度呈反比，即PH值升高，腐蚀速度降低。电化学分析可得，随着PH值增大，自腐蚀电位逐渐增大，自腐蚀电流密度逐渐减小，两合金腐蚀速度减小。由铸态AZ80和AZ80+1Nd合金在不同离子的溶液中腐蚀情况可得，Cl‐和SO2‐4离子对两合金腐蚀起到加速作用，HPO42-、H2PO4-、HCO3-和葡萄糖起到缓蚀作用，其中HPO42-与H2PO‐4离子缓蚀更明显。形貌观察显示两合金腐蚀类型均为点蚀和丝状腐蚀，主要的腐蚀产物为Mg(OH)2。同时发现含HPO42-与H2PO4-离子的溶液中产生了具有保护性作用的Mg3(PO4)2，含HCO3-离子溶液中形成少量MgCO3，而葡萄糖未直接参与腐蚀产物形成。
【作者】张晓；
【导师】梁敏洁；
【作者基本信息】中北大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】AZ80合金；AZ80+1Nd合金；腐蚀；模拟人体体液；PH值；

【参考文献】
[1]曾亭.CVD法制备石墨烯及其光电性能研究[D].北京有色金属研究总院,2013.
[2]宋志强.基于经济发展方式转变的绿色税收体系构建[D].新疆财经大学,财政学,2013,硕士.
[3]周舟.基于混沌的图像加密通信系统安全性研究[D].北京交通大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[4]童蕾.合同法中的错误制度研究[D].复旦大学,民商法学,2013,博士.
[5]杨洋.基于人工神经网络的煤化工项目风险评价研究[D].中北大学,技术经济及管理,2014,硕士.
[6]党丽君.空气质量监测系统中多分类器的集成技术研究[D].重庆大学,电路与系统,2014,硕士.
[7]辛化雷.高血压家族史与肥胖及高尿酸血症对高血压发病的交互作用研究[D].青岛大学,营养与食品卫生学,2013,硕士.
[8]王海霞.基于建构主义学习理论的初中英语阅读教学法研究[D].西北民族大学,课程与教学论,2012,硕士.
[9]杨晓斌.骨髓间充质干细胞联合地塞米松对溃疡性结肠炎模型小鼠的治疗作用[D].第二军医大学,内科学（专业学位）,2013,硕士.
[10]吴刚.核心稳定性训练对完成柔道背负投技术的影响[D].北京体育大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[11]符媚.初中语文（人教版）课内小说阅读学习网站的研究与设计[D].东北师范大学,现代教育技术,2012,硕士.
[12]李根.磁性介孔二氧化硅复合材料[D].吉林大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[13]徐春暉.连续诱导策略设计的新方法:隐函数法[J].自动化学报,1991,03:379-381.
[14]解丹萍.半导体纳米材料的合成及其在光电生物传感器中的应用[D].陕西师范大学,2014.
[15]金政,刘美华,刘振梅,赵东宇,白续铎,赵凯.壳聚糖缓释体系研究进展[J].化学与黏合,2015,01:65-71.
[16]蔡瑱.与“下去”相关的不对称问题研究[D].上海师范大学,语言学及应用语言学,2004,硕士.
[17]郑斯文,任国斌,林桢,简伟,简水生.下陷层参数对掺氟下陷层多芯光纤特性的影响分析[J].光学学报,2013,10:34-39.
[18]黄建伟.表面微深孔对高副接触零件减磨效应研究[D].扬州大学,机械制造及其自动化,2012,硕士.
[19]边增辉.苏州大学学生体育锻炼动机与自我效能感研究[D].苏州大学,体育教学,2012,硕士.
[20]王秋宇.浅谈政府绩效审计在我国的开展[D].首都经济贸易大学,会计学,2004,硕士.
[21]于江珍.连锁董事联结对审计质量的影响研究[D].燕山大学,会计学,2013,硕士.
[22]高君书.《愤怒的葡萄》中的圣经原型分析[D].河北师范大学,英语语言文学,2012,硕士.
[23]王书恒.石墨烯纳米条带紧束缚波函数与手征特性研究[D].湖南师范大学,2011.
[24]江光荣,于丽霞,郑莺,冯玉,凌霄.自伤行为研究:现状、问题与建议[J].心理科学进展,2011,06:861-873.
[25]胡丹.中国化马克思主义民生观及其当代价值[D].浙江理工大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[26]杨新武,刘椿年.基于信息赢取的适应度函数[J].计算机工程,2004,02:38-39+161.
[27]倪志刚.IMS业务激活平台的设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[28]孙敬.邢台市第十二中学高效课堂改革探索[D].河北师范大学,教育管理,2014,硕士.
[29]徐海霞.聚类分析在Web文本挖掘中的应用[J].情报杂志,2004,12:99-101.
[30]钱高丽.汪机及其著述研究[D].安徽大学,历史文献学,2014,硕士.
[31]张雪.大众传媒时代的文学批评研究[D].西北师范大学,文艺学,2013,硕士.
[32]鲁天雄.全景环形透镜光学系统的杂散光分析及抑制[D].浙江大学,光学工程,2014,硕士.
[33]刘昆平.我国养老金投资资本市场研究[D].江西财经大学,金融学,2013,硕士.
[34]周婉媛.TiO_2光催化浮球的制备及其降解甲硝唑的性能研究[D].东华大学,环境工程（专业学位）,2014,硕士.
[35]朱相融.阵列式离子液体复合材料气体传感器的构建及应用[D].浙江大学,2015.
[36]陈冬松.大型圆柱齿轮铣齿加工数控系统的研究[D].河南科技大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[37]刘伟.淬火机弱水冷技术开发研究与应用[D].燕山大学,材料工程,2012,硕士.
[38]徐婕.基于双密钥矩阵的OFDM系统物理层安全算法[D].西北大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[39]张爽.Al-Al/B_4C层状复合材料的制备与性能研究[D].大连理工大学,材料加工工程,2013,硕士.
[40]陈代娣.中国乳业结构实证分析及对资源基础论的理论思考[D].首都经济贸易大学,产业经济学,2004,硕士.
[41]焉丽飞.大型双桨双舵船舶操纵运动建模与虚拟仿真[D].大连海事大学,控制工程,2014,硕士.
[42]徐杰.嵌入式超声数据采集与处理系统[D].中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所),机械电子工程,2013,硕士.
[43]隋移山.利用大学图书馆期刊资源进行知识生产与服务[J].贵图学刊,2002,02:32-34.
[44]车冠宇.GATA-4和GFRα-1在小鼠生精上皮中的表达[D].吉林大学,基础兽医学,2013,硕士.
[45]吴华.高速公路服务区总体设计发展研究[D].湖南大学,建筑学,2011,硕士.
[46]孟凡成,赵静娜,叶玉婷,张骁骅,李清文.石墨烯包覆碳纳米管纤维制备功能线器件研究[A].中国化学会.中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C].中国化学会:,2012:1.
[47]王勇.山东大型体育赛会志愿者组织管理研究[D].山东体育学院,体育教育训练学,2012,硕士.
[48]刘阳.从英语原生名词到名源动词之语义拓展的认知研究[D].湖南师范大学,英语语言文学,2014,硕士.
[49]包虹.儒家文化与社会主义核心价值观的培育[D].沈阳师范大学,马克思主义中国化研究,2014,硕士.
[50]唐丽霞,张志强,王新杰,王盛萍,查同刚.晋西黄土高原丘陵沟壑区清水河流域径流对土地利用与气候变化的响应[J].植物生态学报,2010,07:800-810.