镁合金植体在模拟体液侵泡腐蚀研究报告
生物医用镁合金的腐蚀与防护研究进展
生物医用镁合金的腐蚀与防护研究进展摘要由于具有优异的力学性能、生物相容性和可降解性，镁及其合金成为一种极具潜力的生物医用可降解金属植入材料，并且是目前该领域的研究热点。
但由于镁及其合金具有较快的腐蚀速率，严重制约了其在临床上的应用。
因此开发高强度、高韧性、高耐蚀且降解行为可控的高性能镁合金迫在眉睫。
本文结合近五年积累的众位科研人员关于医用镁合金腐蚀与防护的研究资料，在此基础上综述了生物医用可降解镁合金的最新研究进展，分别详细介绍了镁及其合金作为生物医用材料的优势与不足、腐蚀机理，腐蚀的表征技术和腐蚀的防护技术的相关研究，并一定程度上分析了未来医用镁合金发展中需要解决的问题和未来发展方向。
关键词：镁合金；生物医用；腐蚀；防护ABSTRACTDue to the excellent mechanical properties, biocompatibility and degradability, magnesium and its alloys become a potential biomedical degradable implant materials, which is the research focus in the field.However , the corrosion rate of magnesium and its alloys is faster,which severely restrict its clinical application.So the development of high strength, high toughness, high corrosion resistance and controllable degradation behavior of high performance magnesium alloys is bining with nearly five years of accumulation of medical research data about corrosion and protection of the magnesium alloy which is made by researchers , on which this paper summarizes the latest research progress of magnesium and its alloys was introduced in detail, such as the advantages and disadvantages of biomedical materials, corrosion mechanism, characterization of corrosion and corrosion protection technology research, and to some extent, the analysis of the problems need to be solved in the development of future medical magnesium alloys and the future development direction.Key Words:magnesium alloys ; biomedical;corrosion ;protection文献综述作为材料的一个重要分支，生物医用材料(Biomedicalmaterials)的发展和应用关系到人类的生命健康和社会文明的进步，正吸引着越来越多的关注。
骨科新型医用可降解植入材料JDBM镁合金的生物毒性、髓内针及植入物感染细菌生物膜的基础研究
骨科新型医用可降解植入材料JDBM镁合金的生物毒性、髓内针及植入物感染细菌生物膜的基础研究一、概述随着医疗技术的不断进步，骨科植入材料在修复和重建人体骨骼系统方面发挥着日益重要的作用。
新型医用可降解植入材料的研究备受关注，其中JDBM镁合金因其良好的生物相容性、强度与塑韧性的平衡以及均匀的腐蚀行为，成为了骨科植入领域的研究热点。
本文旨在深入探讨JDBM镁合金在骨科应用中的生物毒性、髓内针及植入物感染细菌生物膜的基础研究，为其在临床中的安全有效应用提供理论依据。
JDBM镁合金是由上海交通大学轻合金精密成型国家工程研究中心设计开发的一种新型高性能生物医用材料。
该合金系列通过添加少量细胞毒性轻微的轻稀土元素Nd，实现了良好的时效析出强化和固溶强化效果，同时提高了合金的耐均匀腐蚀性能。
Zn和Zr元素的微量加入进一步增强了合金的强度、塑性加工能力以及强韧性和耐蚀性。
这些特性使得JDBM镁合金在骨科植入材料领域具有广阔的应用前景。
作为一种新型植入材料，JDBM镁合金的生物毒性问题一直是研究者关注的焦点。
本文首先通过体外实验研究了JDBM镁合金及其中稀土元素Nd对小鼠胚胎成骨细胞株MC3T3E1的毒性作用，分析了其对成骨细胞生长和分化的影响。
体内实验部分则通过观察Nd对小鼠骨及周围组织的生理病理影响，以及在各器官组织中的分布情况，来评估其生物安全性。
髓内针及植入物感染细菌生物膜的形成是骨科植入手术后的常见并发症之一。
本文还针对这一问题展开了研究，通过构建细菌生物膜模型，探究JDBM镁合金在植入后对细菌生物膜形成和发展的影响，以及其对细菌感染的抵抗能力。
本文从多个角度对JDBM镁合金在骨科应用中的生物毒性、髓内针及植入物感染细菌生物膜问题进行了深入研究。
这些研究结果将为JDBM镁合金在临床中的安全有效应用提供重要的理论依据和实践指导，有望为骨科植入材料的发展开辟新的道路。
1. 骨科植入材料的研究背景及现状随着人口老龄化的加剧以及人们对生活质量要求的提高，骨科疾病的治疗和康复日益受到重视。
AZ31镁合金在模拟体液中的腐蚀行为研究
关键词 ： 镁舍金 ； 模拟体液 ； 局 部 腐 蚀 中 图分 类 号 ： ０６ ４ ６ ． ６ 文 献标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ４ — ３ ６ ４ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ３ ５ ３ — ０ ５
镁 及镁 合 金 具 有 优 良的综 合 力 学 性 能 、 良好 的生物 相容 性 以 及 生 物 可 降解 吸 收 性 ， 作 为 一 类
蚀行为 ， 发 现 镁 合 金 在 Ｈａ ｎ ｋ ’ Ｓ 液 中 的腐 蚀 主 要 为氯 离 子 引 起 的 点 蚀 ； 加 入 Ｈ： Ｐ Ｏ 和 ＨＰ Ｏ；
和 ＨＣ Ｏｆ离 子 的存 在 以及 Ｈａ ｎ ｋ’ Ｓ液 ｐ Ｈ 值 对
ＡＺ ３ １ 镁 合金 腐蚀 速率 和局 部腐 蚀倾 向 的影响 。
砂 纸逐级 打 磨至 １ ０ ０ ０ 后 ， 用 乙醇丙 酮清 洗 除油 。 腐蚀 介 质为 ８ ｇ ／ Ｌ 的 Ｎａ Ｃ １ 溶 液和 ｐ Ｈ一７ ． ４
的Ｈａ ｎ ｋ ’ ｓ 液（ 其 组成 为８ ｇ ／ Ｌ Ｎａ Ｃ １ ， ０ ． ４ ｇ ／ Ｌ ＫＣ １ ，
第３ ６卷 第 ５期 ２ ０ １ ３年 １ Ｏ月
武
汉
科
技
大
学
学
报
Ｖｏ １ ． ３ ６。 Ｎｏ． ５
Ｊ ｏ ｕｒ ｎａ ｌ ｏ ｆ Ｗ ｕｈａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
金 在 模 拟 体 液 中腐 蚀 行 为 的 影 响 。结 果 表 明 ， Ｈ Ｐ Ｏ 和 ＨＣ Ｏ 对Ａ Ｚ ３ １ 镁 合 金 在 Ｎａ Ｃ １ 溶 液 中 的 腐 蚀 具 有
镁基纳米复合材料在模拟体液中的腐蚀行为
米复合材料镁， 即： 碳纳米管(Mg/CNT)复合材料及氧 化镁（Mg/MgO ）纳米复合材料在模拟体液中的腐蚀行 为。浸泡过程中测量溶液的 pH 值变化， 在浸泡 1、4、 8、10、 20 和 30d 后计算其腐蚀速率，并通过 XRD 分 析腐蚀产物成分。结果显示：Mg/MgO 纳米复合材料比 Mg/CNT 复合材料耐腐蚀，Mg/CNT 复合材料在 4d 时 已经腐蚀完， AZ80A 型镁合金最耐腐蚀。三者的腐蚀 产物成分基本相同，均为 Mg2Cl(OH)3 · 4H2O 及少量的 MgCl 2。 关键词： 镁基纳米复合材料； 腐蚀；模拟体液 中图分类号： TB383 ；O614.22 文献标识码： A 文章编号： 1001-9731(2007) 增刊-1786-03
的原因是由于其中加入的增强颗粒为 MgO纳米颗粒与 基体元素相同，且MgO 本身不导电，很难形成原电池， 所以在SBF 中腐蚀速率较缓慢， 溶液 pH值上升得也较缓 慢。 但随着浸泡时间的延长， 由于材料的致密性不够好， 溶液浸入到材料内部加速材料的腐蚀。 而AZ80A型合金 的致密性好、纯度高、耐腐蚀性好，所以在 SBF中腐蚀 速率很慢，溶液pH 值上升也很慢。 3.2 腐蚀产物分析 几种镁基材料在 SBF 中腐蚀时均产生了白色沉淀腐 蚀产物。 由于 Mg/CNT 复合材料在 SBF 中腐蚀速率较快, 至第 4d 时材料已经腐蚀破碎。因此，图 3 只给出了腐蚀 1d、3d 产物的 XRD 谱。可见，腐蚀 3d 的主要产物为 Mg2Cl(OH)3 · 4H2 O，腐蚀 1d 的还有少量的 MgCl2。由于 Mg/MgO 纳米复合材料在 SBF 中的腐蚀速率较慢，所以 在腐蚀 1d 和 4d 时没有收集到腐蚀产物。图 4 是腐蚀 8、 10 和 20d 后白色腐蚀产物的 XRD 谱，可以看出，不同 天数腐蚀产物的成分相同，主要为 Mg2Cl(OH) 3· 4H2O ， 还有少量的 MgCl2。图 5 给出了 AZ80A 合金在 SBF 中 腐蚀 30d 后产物的 XRD 谱。显然， 其主要腐蚀产物也为 Mg2Cl(OH)3 · 4H2 O 及少量的 MgCl2。
3C镁合金在模拟汗液中的腐蚀行为与防护技术研究的开题报告
3C镁合金在模拟汗液中的腐蚀行为与防护技术研究
的开题报告
摘要：
随着现代医学的发展，医疗设备的材料要求也越来越高。
3C镁合金被广泛应用于医疗器械领域，但是其在模拟汗液中的腐蚀问题一直存在，且对人体健康开展潜在威胁。
因此，在本研究中，我们将着重探讨3C镁合金在模拟汗液中腐蚀行为，并且研究相应的防护技术。
研究目的
本研究旨在探讨3C镁合金在模拟人体汗液环境下的腐蚀行为与相应的防护技术，寻找对3C镁合金有效的防护措施，以保证其在医疗器械应用中的可靠性。
研究内容
1. 模拟汗液环境条件的概述与选用
2. 3C镁合金在模拟人体汗液环境下的腐蚀行为研究
3. 确定3C镁合金的腐蚀类型以及相关腐蚀机理研究
4. 筛选3C镁合金在模拟汗液环境下的腐蚀防护措施
5. 对比不同材料的防腐效果
研究方法
1. 制备3C镁合金试样
2. 模拟不同汗液环境条件
3. 利用不同的腐蚀评价方法，研究3C镁合金的耐腐蚀性能
4. 进行电化学测试、光谱分析等手段，研究3C镁合金的腐蚀机理
5. 对比不同防护措施的效果
6. 应用XPS等技术进行材料表面分析
研究意义
本研究对于检验3C镁合金在医疗器械当中的应用性是具有重要意义的。
有效掌握3C镁合金在模拟人体汗液环境下腐蚀行为的规律和腐蚀机理，寻找一系列相应的防护技术，为3C镁合金在医疗器械材料中的局部应用提供科学运用基础，在保证其基础材料性能的前提下，满足医学规范要求，降低3C镁合金的腐蚀破坏率，增强其稳定性，提高材料的使用寿命。
关键词：3C镁合金；模拟汗液；腐蚀机理；防护技术。
AZ31镁合金在模拟人体环境中的腐蚀行为研究的开题报告
AZ31镁合金在模拟人体环境中的腐蚀行为研究的开题报告一、研究背景与意义AZ31镁合金因其良好的强度、刚度和耐腐蚀性能，被广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
但是，由于其化学活性较高，在模拟人体环境中容易发生腐蚀，影响其应用。
因此，研究AZ31镁合金在模拟人体环境中的腐蚀行为，对于其应用及制备具有重要的指导意义。
二、研究方法与内容本研究将以模拟人体环境模拟液体为溶液，通过电化学测试、扫描电子显微镜、X射线衍射等表征手段，研究AZ31镁合金在不同腐蚀条件下的腐蚀行为及其机制。
具体研究内容如下：1. 确定适宜的人体环境模拟液体溶液；2. 制备AZ31镁合金试样，并进行表面处理；3. 利用电化学测试技术分析AZ31镁合金在模拟人体环境中的腐蚀动力学行为；4. 利用扫描电子显微镜、X射线衍射等手段表征AZ31镁合金在不同腐蚀环节下的表面形貌、化学组成、晶体结构等特征；5. 对比研究AZ31镁合金在人体环境模拟液体中的腐蚀行为与在其他腐蚀环境中的差异，并探讨其机制。
三、研究预期成果1. 确定适宜的人体环境模拟液体溶液；2. 研究AZ31镁合金在模拟人体环境中的腐蚀行为与机制；3. 为AZ31镁合金在医疗、生物医学等领域的应用提供基础实验数据支持。
四、研究进度计划1. 2周内，查阅相关文献，了解AZ31镁合金的基本性质、应用及腐蚀行为等；2. 3周内，准备样品制备，并进行表面处理；3. 2周内，利用电化学测试技术分析AZ31镁合金在模拟人体环境中的腐蚀动力学行为；4. 4周内，利用扫描电子显微镜、X射线衍射等手段表征AZ31镁合金在不同腐蚀环节下的表面形貌、化学组成、晶体结构等特征；5. 1周内，对比研究AZ31镁合金在人体环境模拟液体中的腐蚀行为与在其他腐蚀环境中的差异，并探讨其机制；6. 1周内，撰写开题报告。
五、参考文献1. Hu, W. J., Wang, Y., Huang, Y. F., & Li, Y. H. (2011). Corrosion behavior of AZ31 magnesium alloy and its influence on human endothelial cells. Materials Science and Engineering: C, 31(3), 553-558.2. Shadanbaz, S., Dias, G. J., & Wen, C. (2013). Understanding the biodegradation of magnesium alloys: a review of recent research. Biomaterials science, 1(4), 760-781.3. Voelker, M., Vormann, J., & Kunze, D. (2001). Magnesium in prevention and therapy. Nutrition in clinical care, 4(5), 226-232.。
通过体外浸泡试验模拟异质金属对医用镁合金降解性能影响的探究
通过体外浸泡试验模拟异质金属对医用镁合金降解性能影响的探究1. 引言1.1 背景介绍医用镁合金作为一种生物可降解金属材料，被广泛应用于骨科、心血管等医疗领域。
然而，其降解速度、腐蚀性等性能仍存在一定的问题，影响着其在临床应用中的效果和安全性。
异质金属作为一种常见的存在形式，在医用镁合金的降解中可能产生不同程度的影响，因此需要进行深入研究。
体外浸泡试验是一种常用的模拟生物体内环境的方法，可以模拟异质金属对医用镁合金降解性能的影响。
通过对不同种类、比例的异质金属进行体外浸泡试验，可以研究其对医用镁合金的腐蚀速度、降解产物等性能的影响，为其临床应用提供科学依据。
本研究旨在通过体外浸泡试验模拟异质金属对医用镁合金降解性能的影响，为改进医用镁合金的性能提供参考。
通过实验设计和数据分析，探究异质金属对医用镁合金降解性能的具体影响机制，为医用镁合金的进一步应用和研究提供理论支持。
1.2 研究目的研究目的是通过体外浸泡试验模拟异质金属对医用镁合金降解性能的影响，探究不同金属添加对镁合金降解速度、表面形貌以及腐蚀产物的影响。
通过实验研究，旨在为开发更具稳定性和生物相容性的医用镁合金提供理论基础和技术支持，为其在生物医学领域的应用打下坚实的基础。
通过深入分析不同金属添加对镁合金降解性能的影响机制，可以为优化合金组织结构、提高材料稳定性提供参考，进而推动医用镁合金材料的进一步发展和应用。
通过对镁合金降解性能的研究，将为改善医用植入材料的生物相容性和生物活性，促进其在骨科、心血管等领域的应用提供重要的科学依据和技术支撑。
1.3 意义本研究旨在探究异质金属对医用镁合金降解性能的影响机制，为进一步优化医用镁合金的设计提供理论依据。
通过实验设计和结果分析，可以更好地了解异质金属与医用镁合金之间的相互作用，为医用镁合金的应用提供更加准确的指导。
对医用镁合金降解性能的研究也有助于提高其在生物医学领域的安全性和持久性，为植入医疗器械的使用提供更可靠的支持。
通过体外浸泡试验模拟异质金属对医用镁合金降解性能影响的探究
通过体外浸泡试验模拟异质金属对医用镁合金降解性能影响的探究【摘要】本论文通过体外浸泡试验模拟异质金属对医用镁合金降解性能的影响。
研究背景包括医用镁合金在生物医用领域的广泛应用，但其降解速度及性能仍然存在挑战。
研究旨在探究异质金属对镁合金降解性能的影响，并分析其机理。
实验设计了不同体外浸泡条件下的试验方案，研究了不同异质金属对镁合金降解速度和机械性能的影响。
通过实验方法和结果分析，得出了异质金属在镁合金降解过程中的作用机理，并对影响因素进行了深入分析。
结论部分总结了异质金属对医用镁合金降解性能的影响及实验结果的启示，提出了未来研究的展望。
该研究对于改进医用镁合金的性能并推动其在医疗领域的应用具有重要意义。
【关键词】医用镁合金、体外浸泡试验、异质金属、降解性能、实验方法、结果分析、影响因素、结论、启示、未来研究。
1. 引言1.1 研究背景目前，关于医用镁合金降解性能的研究主要集中在体内环境下，而体外浸泡试验能够模拟实际使用情况，并且具有较好的控制性和重复性。
通过体外浸泡试验来模拟异质金属对医用镁合金降解性能的影响具有一定的理论和实践意义。
异质金属是指在医用镁合金中添加了其他金属元素，例如锌、铝等。
这些异质金属的添加可能会改变合金的组织结构、电化学性能等，从而对合金的降解行为产生影响。
了解这些影响，可以为医用镁合金的设计和应用提供理论指导。
本研究旨在通过体外浸泡试验模拟异质金属对医用镁合金降解性能的影响，探究其降解机制和影响因素，为医用镁合金的优化设计和应用提供科学依据。
这对于推动医用镁合金在生物医学领域的进一步发展具有重要意义。
1.2 研究目的研究目的旨在探究异质金属对医用镁合金降解性能的影响，为提高医用镁合金的降解性能提供理论依据。
通过体外浸泡试验模拟不同环境条件下的镁合金降解情况，分析异质金属对镁合金降解速率、腐蚀性能等方面的影响。
通过研究，可以揭示异质金属与镁合金之间的相互作用机制，深入了解异质金属对医用镁合金降解性能的影响规律。
生物镁合金在人体模拟液中的腐蚀行为
文章编号: 1673 9965(2009)02 129 05生物镁合金在人体模拟液中的腐蚀行为*刘江南,董璞,王正品,高巍,石崇哲,马坤(西安工业大学材料与化工学院,西安710032)摘 要: 为了控制可降解生物植入镁合金的降解速率和时间从而满足医学治疗的需要,对Mg RE 1.0Zr,M g RE 0.6Zr,M g RE 0.6Zr 1.5Zn三种不同成分的镁合金用失重法在人体模拟液H ank溶液中进行动态腐蚀实验.分析了合金的腐蚀动力学特征及其影响因素.研究结果表明:M g RE 1.0Zr腐蚀速率最为缓慢,最终稳定在3.82mm/a,固溶处理显著降低合金的腐蚀速率,动态腐蚀动力学表现为v(t)呈指数关系.腐蚀形态以点蚀为主.关键词: 镁合金;腐蚀;植入材料;可降解材料中图号: T G146.2 文献标志码: A镁及镁合金作为生物医用材料,具有比强度和比刚度较高、生物相容性和可降解性良好等特点,通常用于骨固定材料、骨组织工程多孔支架材料、冠状动脉植入支架材料、口腔植入材料及整形外科材料等[1 4].镁合金耐蚀性能差,可利用其耐蚀性能差的特点制作具有降解性能的非永久性生物植入物构件,其降解速率和时间通过人为控制,则可以在满足医学治疗需要的同时,又减少通过手术取出植入物对病人造成的痛苦和不必要的开销.这将有望发展成为生物医用可降解植入材料及器件,如可降解心血管支架及周边支架、内固定用接骨板和骨钉以及组织工程用支架材料等[5 6].文中对M g RE 1.0Zr,M g RE 0.6Zr,M g RE 0.6Zr 1.5Zn三种成分的镁合金,用失重法在模拟人体血管环境中进行动态腐蚀试验.研究了合金不同状态下的腐蚀速率以及不同合金成分对腐蚀速率的影响,研究了合金元素对合金耐蚀性的影响,并确定了该合金的腐蚀类型.1 试验材料与方法制备了三种成分的镁合金M g RE 1.0Zr,M g RE 0.6Zr,M g RE 0.6Zr 1.5Zn.热处理工艺为450~650 固溶处理,时间为3h,80 水淬.动态腐蚀实验1#~4#镁合金的成分及状态见表1.每组均在时间间隔为2,4,6,8,12,24,36, 48及96个小时测量其腐蚀失重.表1 1#~4#的镁合金成分及状态Tab.1 Components and state of No.1~N o.4magnesium alloy 编号 镁合金状态1#M g RE 1.0Zr铸 态2#M g RE 1.0Zr固溶态3#M g RE 0.6Zr固溶态4#M g RE 0.6Zr 1.5Zn固溶态将M g RE 1.0Zr成分合金的铸态,固溶态及时效态试样在0.9%NaCl溶液中做静态电化学腐蚀试验,通过1.3kW电化学综合测试仪进行静态电化学试验测试试样极化曲线,并根据极化曲线计算静态腐蚀速率.动态腐蚀试验设备由恒温水浴、水泵、流量计以及橡胶管组合而成.人体模拟液H ank溶液温度保持在37.3 ,模拟液流速控制在28cm/s,并采用失重法计算腐蚀速率为v=(G0-G1)/S t(1)式中:S是试样表面积;t是试样的腐蚀时间;G0是实验前试样的原始重量;G1是实验后去除腐蚀产第29卷第2期 西 安 工 业 大 学 学 报 V o l.29No.2 2009年04月 Jo urnal o f Xi!an T echnolo g ical U niver sity A pr.2009*收稿日期:2009 02 17基金资助:陕西省自然科学基金(SJ08E113)作者简介:刘江南(1959 ),男,西安工业大学教授,主要研究方向为特种钢及金属功能材料.E mail:liu jn@.物的试样重量.2 试验结果2.1 静态腐蚀速率测量结果纯镁及不同状态下M g RE 1.0Zr 成分镁合金在0.9%N aCl 溶液中的静态腐蚀速率[7 8]见表2.从表2中可以看出时效处理后的合金腐蚀速率最快,为1.8825mm /a,固溶处理后的合金腐蚀速率最慢,为0.0539m m/a.加入合金元素经过固溶处理后合金的腐蚀速率大幅下降,固溶处理对提高合金腐蚀速率有益.表2 纯镁及不同状态镁合金的腐蚀速率T ab.2 T he cor rosio n rate of mag nesium anddiffer entstate mag nesium allo y试样状态平均腐蚀速率/(mm/a)标准误差纯镁 铸态 固溶处理时效处理0.35680.76960.05391.88250.24410.00261.4873纯镁腐蚀速率较为适中,加入合金元素经过固溶处理后合金腐蚀速率得到了很好的控制.铸态下,合金组织为多相组织,冷却过程中有少量第二相析出,第二相与基体间形成电势差,因此腐蚀速率较快;固溶处理后,第二相溶入机体,形成单相组织,腐蚀速率明显减慢;时效处理后,镁合金中析出大量的第二相,第二相与基体电位不同,从而构成大量的微型腐蚀电偶,使腐蚀速率加快.根据表2给出的纯镁及不同状态镁合金的腐蚀速率,并结合支架植入物的结构设计综合考虑,经过计算可得到该生物医用植入支架完全降解所需的理论时间.支架在体内需要存在有效期为6~9个月.若初步设计该支架是以直径为0.2mm 的镁合金丝绕成、具有网格管壁的管状支架.因此为了计算纯镁及不同状态镁合金试样完全降解所需的时间,可以认为支架植入物的管壁是0.2m m.从医学角度考虑,人体通常承受的血压是介于90~180m mH g 范围内,即如果支架壁厚为0.2mm 时可以承受180mmH g 的血压时,那么,当人体的血压为90mmH g 时,支架壁厚应该为0.1414mm;假设人体的正常血压为120mm H g,则此时支架壁厚应为0.1732mm.支架腐蚀降解到一定程度时,就无法达到支撑血管壁的作用了.纯镁的腐蚀降解速率计算方法为v=(0.2-0.1414)/2/0.3568=0.082125年=0.9855月=29.6天从结果可知,其腐蚀降解速率大约为1个月,同理,求得不同状态镁合金的腐蚀降解速率分别为:铸态镁合金为13.7天,固溶处理态镁合金为6.5个月,时效处理态镁合金为5.6天.因此,只有固溶处理态镁合金符合6~9个月完成降解的需要.2.2 动态腐蚀速率测量失重法测量所得镁合金在动态模拟体液中失重量与时间的关系如图1所示.失重量随时间的延长而增加,其中铸态增幅较大,经过固溶处理后的合金失重量较为平缓.图1 镁合金失重量 G 与时间t 的关系Fig.1 T he r elatio nship of mag nesiumalloy 's lost w eig ht and time分别计算1#~4#腐蚀96h 后试样损失质量百分比,1#为14.77%,2#为4.3%,3#为6.07%,4#为10.85%,可以看出,2号试样失重量最少,按此速度来计算,3#大概可以腐蚀86天左右.其实腐蚀速度是个逐渐变慢趋近稳定的过程,后期失重率变化更慢,2#腐蚀时间完全可能比86天要长.由此看出控制镁合金的体积从而使镁合金作为人体植入物构件材料是完全可能的,但要作为心血管支架,因其体积的限制,则还需降低其腐蚀速率才能满足要求.2.3 动态腐蚀产物图2为腐蚀试验后试样表面的宏观形貌,镁及镁合金在腐蚀时,1#、4#腐蚀形式为点蚀,2#、3#腐蚀形式以均匀腐蚀为主,有少量点蚀发生.腐蚀较慢的试样表面比较均匀光亮没有明显的蚀坑,表面会形成一层黑色产物,该黑色表面具有一定还原性,它是腐蚀产生的极细金属镁颗粒.在离开溶液后,很快转变为白色,且不再具有还原性.在绝大130西 安 工 业 大 学 学 报 第29卷多数情况下,这些白色产物主要是M g(OH )2.图2 1#~4#镁合金腐蚀96h 后的照片Fig.2 T he photos o f No.1~No.4magnesiumalloy co rr oded for 96hours3 结果讨论3.1 热处理对M g RE 1.0Zr 腐蚀速率的影响Mg RE 1.0Zr 合金铸态及固溶态腐蚀速率如图3所示,铸态腐蚀速率变化趋势明显,固溶态的腐蚀速率变化趋势较为平稳.合金经过固溶处理后,其腐蚀速率大幅降低.铸态的腐蚀速率明显大于固溶态,主要是由于铸态冷却过程中组织为多相组织,相间电势不同,第二相与基体间形成微电池,加快腐蚀速率.固溶处理后,第二相溶入基体,组织成为单相组织,腐蚀速率降低.结果表明:经过固溶处理,合金的腐蚀速率变化趋势较为缓和,且平均腐蚀速率远远低于铸态.图3 M g RE 1.0Zr 合金铸态及固溶态腐蚀速率Fig.3 Cor ro sion rate o f M g R E 1.0Zr o fcast and solution stat e从图3曲线趋势看出镁合金腐蚀速率初期较快,随时间延长逐渐变慢,最后稳定在3.8mm /a.这种变化是腐蚀产物在试样表面残留物逐渐积累阻碍了模拟液与腐蚀试样充分接触所导致.有研究表明[9]尽管有流动液体的冲刷,但是试样表面仍然有残留物质,并且试样表面pH 可以达到10,从腐蚀热力学角度分析,随着pH 的增加,腐蚀反应的驱动力减小,因而腐蚀速率将逐渐降低,腐蚀将变得越来越慢,试样质量变化减慢.然而与静态电化学腐蚀速率相比,动态腐蚀速率远远大于静态腐蚀速率,这是由于镁合金在与液体接触时,会发生反应放出H 2,静态下的腐蚀试验会使H 2在试样表面形成机械隔离,阻碍腐蚀的进行;动态腐蚀下合金周围少量聚集的H 2会溶解在溶液中,形成H +,偏酸性溶液中H +吸收电子发生还原反应,大大削弱了微电偶的极化作用,发生了去极化现象,导致金属发生严重的腐蚀,从而腐蚀速率加快.3.2 化学成分的影响图4为M g RE 1.0Zr (2#合金),M g RE 0.6Zr(3#合金);Mg RE 0.6Zr 1.5Zn (4#合金)三种成分合金在固溶态下的腐蚀速率图,由5可以明显看出,相同状态下4#合金的腐蚀速率最快,元素Zn 的加入对镁合金的抗腐蚀性能不利.2#与3#合金的腐蚀速率比较相近,可见Zr 元素微量的调整对镁合金的腐蚀速率影响不明显;2#合金的腐蚀速率更为缓慢,说明Zr 元素含量在一定范围内升高对抗腐蚀性能有益.图4 三种成分合金固溶态腐蚀速率Fig.4 Cor ro sion rate o f three alloy s o f solid so lution总体来说,动态腐蚀速率远远大于静态腐蚀速率,如按此腐蚀速率制作植入物构件,则远远不能满足医学上的要求,因此还需采取其他措施减缓该镁合金的腐蚀速率.3.3 腐蚀速率曲线拟合动态腐蚀速率曲线的拟合方程见表3.可以看出,腐蚀速率V 与腐蚀时间t 基本符合负指数关系,且相似度较高.从拟合方程可以看出,动态腐蚀速率初期随着时间的延长,腐蚀速率下降趋势较为陡峭;而在40h 以后,随着时间的延长镁合金腐蚀速率趋于平缓,变化幅度很小,总体趋势为越来越131第2期 刘江南等:生物镁合金在人体模拟液中的腐蚀行为慢,并逐渐趋于较小的一个稳定值.表3 腐蚀速率与腐蚀时间拟合方程表T ab.3 Fitting equation of cor ro sion rate w ith cor rosion time 镁合金处理状态拟合方程相似度M g R E 1.0Zr铸态 v=177.93t-0.5939R2=0.8303 M g R E 1.0Zr固溶态v=26.244t-0.4540R2=0.8997 M g R E 0.6Zr固溶态v=21.836t-0.3444R2=0.9286 M g R E 0.6Zr 1.5Zn固溶态v=37.422t-0.3515R2=0.79884 结论1)Mg RE 0.6Zr 1.5Zn成分的合金腐蚀速率较Mg RE 0.6Zr,M g RE 1.0Zr成分的合金快,平均腐蚀速率为8.83m m/a.M g RE 1.0Zr成分的合金腐蚀速率是3种成分中最慢的,最终腐蚀速率为3.82m m/a.所有试样测出的腐蚀速率均比纯镁在静态生理盐水中的慢,合金元素的加入提高了镁合金的耐蚀性.固溶处理显著降低了合金的腐蚀速率.2)动态腐蚀速率初期较快,随时间的延长逐渐减慢,腐蚀形态以点蚀为主,腐蚀动力学关系符合负指数特征.其中固溶态腐蚀速率最为缓慢,腐蚀速率稳定在3.82mm/a左右.对比静态电化学腐蚀试验,固溶态的腐蚀速率最慢,为0.0539 mm/a.动态合金腐蚀速率相对太快,应考虑其他措施降低其腐蚀速率.参考文献:[1] 李娜,刘建睿,王栓强,等.稀土在镁及镁合金中的应用[J].铸造技术,2006,27(10):1133.L I N a,L IU Jian r ui,W A NG Suan qiang,et al.A ppli cat ion o f Rar e Earth in M ag nesium and M ag nesiumA lloy s[J].Foundr y T echnolog y,2006,27(10):1133.(in Chinese)[2] 范才河,陈刚,严红革,等.稀土在镁及镁合金中的作用[J].材料导报,2005,19(7):61.F AN Cai he,CHENG ang,YA NH ong ge,et al.A pplicatio n o f R are Earth in M ag nesium and M ag nesiumA lloy s[J].M ateria ls Review,2005,19(7):61.(in Chinese)[3] A l abdullat Yo usef,Sadami T sutsumil,N aokinakajima,et a l.Surface M o dification o f M agnesium byN aHCO3and Cor rosio n Behavio r in H ank!s So lutio n for N ew Bio material A pplicat ions[J].M ater T rans, 2001,42(8):1777.[4] H ideyuki K uwahara,Al A bdullat Y ousel,N aokoM azaki,et al.Pr ecipitatio n of M ag nesium A patit e o nP ur e M agnesium Sur face During Immer sing in H ank' s Solut ion[J].M ater T rans,2001,42(7):1317.[5] 林高用,彭大暑,张辉,等.A Z91D镁合金锭耐腐蚀性究[J].矿冶工程,2001,21(3):79.L IN Gao y ong,P EN G Da shu,ZH AN G Hui,et al.Study on Cor rosion Resistance o f A Z91D M ag nesiumA llo y Ingo ts[J].M ining and M etallur gical Engineering,2001,21(3):79.(in Chinese)[6] 马刚,郭胜利.稀土在镁合金中的应用[J].宁夏工程技术,2005(9):43.M A G ang,GU O Sheng li.A pplicatio n of Rare Earth in M agnesium A llo y[J].Ning x ia Eng ineering T echnolog y,2005(9):43.(in Chinese)[7] 杨桢,王正品,石崇哲.不同热处理状态M g C合金的组织结构及断口分析[J].铸造技术,2008,29(2):228.YA N G Zhen,W A NG Z heng pin,SH I Chong ze.T he M etallo gr aph and Fr actur e Str ucture abo ut M g CeA llo y aft er Differ ent H eat T reatment[J].Foundr yT echnolog y,2008,29(2):228.(in Chinese)[8] 杨桢.可降解生物植入物镁合金的组织性能研究[D].西安:西安工业大学,2008.YA N G Zhen.Research o n Structure and Pr operties of M ag nesium A lloy as t he Deg radable Biomedical Implants[D].Xi!an:Xi!an T echno lo gical U niv ersity,2008.(in Chinese)[9] 李龙川,高家诚,王勇.医用镁合金的腐蚀行为与表面改性[J].材料导报,2003,17(10):29.L I L ong chuan,GA O Jia cheng,W A NG Yong.Cor ro sion Behavio rs and Surface M odification o f M ag nesium A llo ys f or Biomaterial Applications[J].M ater ialsRev iew,2003,17(10):29.(in Chinese)132 西 安 工 业 大 学 学 报 第29卷Corrosion of Biodegradable Implant Magnesium Alloyin Simulated Body FluidL I U J iang nan,DON G Pu,WAN G Zheng p in,GA O Wei,SH I Chong z he,MA K un(Schoo l o f M aterial and Chemical Engineer ing ,X i !an T echnolo gica l U niver sity,Xi !an 710032,China)Abstract: T his paper mainly discusses three kinds of magnesium alloy:M g RE 1.0Zr,M g RE 0.6Zr and M g RE 0.6Zr 1.5Zn w hich go thro ug h heat treatm ent processes,then their corro sion rate of the samples of cast and solid so lution in the dynam ic simulated body fluid(SBF )is measur ed.T he paper analyzes the corrode dynam ics featur e and influencing factor of the alloy.The result show s that,generally,Mg RE 1.0Zr !s cor rosio n rate is slow est and tends forw ards stabilization w ith time at 3.82mm /a.The so lution treatment can remarkbly reduce the corro sion rate of the allo y,the co rrosio n dynamics show that v(t)presents ex ponential r elationship.T he sam ples mainly show pitting co rrosio n pattern.Key words: mag nesium alloy;corr osion;implant materials;degradable m aterials(责任编辑、校对 张立新)(上接第124页)Research on Measuring Uncertainty Parameter ofTooth Profile Slope DeviationL I P ing ,S UN Guang y u(Schoo l o f M echatr onic Eng ineering ,X i !an T echno lo gical U niver sity,Xi !an 710032,China)Abstract: By analysis of so me foreig n standards of gear m easure instruments w hich include VDI/VDE2612and ISO10064 5,the uncertaity of gear measuring center is investigated.T he too th profile slop deviation measuring uncertainty can be used for evaluating equipm ent.T he various factors impacting to oth profile slop deviation m easuring are evaluated.T he standard measuring uncertainty o f these facto rs ar e parameter ized finally.Key words: g ear measur ing center;err or evaluatio n;too th pro file slope deviation;uncertainty(责任编辑、校对 魏明明)133第2期 刘江南等:生物镁合金在人体模拟液中的腐蚀行为。
生物合金Mg-4Zn-1Ca合金在SBF模拟体液中腐蚀性能的研究
ｉ ｎ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ Ｂｏ ｄ ｙ Ｆｌ ｕ ｉ ｄ
ｗ ｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｉ ｔ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ ，ｓ ｃ ｎｎ ａ ｉ ｎ ｇ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｙ ，ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｌ ｏ ｓ ｓ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ・ ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｓ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗ ｈａ ｔ ｔ ｈｅ ｔ ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｍｇ一４ Ｚ ｎ—ｌ Ｃ ａ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｓ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｝ Ｉ ｔ ｉ ｍｅ ：ａ ｎ ｄ ｏ ｂ ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｄ ６ ０ ｍｉ ｎ ｕ ｔ ｅ ｓ ｈｅ ｔ ｏ ｘ ｉ ｄ ｅ ｉ ｆ ｌ ｍ ｈｅ ｔ ｌ ｏ ｓ ｓ ｏ ｆ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｃ ａ ｐ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ． Ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ５ ｈ ｉ ｍｍｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｓ ｔ ，ｔ ｈｅ ｍｅ ａ ｎ ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ
Ｏ 前言
镁与人体有 良好的组织相容性及生物相容性 ，
具有在人体 内可 以降解 、 密度 与人骨吻合 、 弹性模 量与人骨接 近等特 点 ， 且 价格 低廉 ， 资 源丰富 ， 因 此， 镁合金作为生物医用植入材料有广阔的发展前
镁在人体模拟液中的腐蚀行为
２．１ 腐蚀中的析氢及 ｐＨ 的变化 镁在 Ｈａｎｋ 模拟液中腐蚀过程中不断地有氢气
放出． 图 １ 给 出 了 镁 试 样 在 Ｈａｎｋ 模 拟 液 浸 泡 时 析 氢速度变化的情况． 虽然数据点较为零散， 但仍可以 看出镁的析氢速度随着浸泡时间加长不断加快， 最 后大约恒定于 ４０ ｍＬ·ｃｍ－ ２·ｄ－ １ 的水平．
镁电极试样浸泡在 Ｈａｎｋ 模拟液中用 Ａｇ／ＡｇＣｌ 参比电极监测其腐蚀电位的变化， 同时测量其电化 学阻抗谱， 施加的电位扰动为 ５ ｍＶ． 镁电极在 Ｈａｎｋ 模拟液中的极化曲线由动电化扫描的方式进行测 量， 电位扫描速度为 １０ ｍＶ·ｍｉｎ－１． 电化学测量所用 仪 器 为 ＰＥ＆Ｇ 公 司 的 ２２６３ 电 化 学 系 统． 本 文 中 所 标的电位都是相对 Ａｇ／ＡｇＣｌ 电极电位．
镁在模拟体液中腐蚀时， 随氢气的析出， 溶液不 断被碱化， 图 ２ 示出了 ｐＨ 值的变化趋势． 由图可看 出， 碱化效应最终使溶液 ｐＨ 值稳定于１０．５ 左右． ２．２ ＥＩＳ 跟踪及极化行为
镁在 Ｈａｎｋ 模拟液中不同浸泡时间典型的电化 学 阻 抗 谱 如 图 ３ 所 示， 除 ０．８ ｈ 低 频 呈 现 感 抗 特 征 外， 其他主要是一容抗特征， 低频的另一容抗或感抗
图 １ 镁试样在 Ｈａｎ ｋ 模拟液中 ３７ ℃浸泡时析氢速度的 变化
Ｆｉｇ．１ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｆｏｒ Ｍｇ ｉｍｍｅｒｓｅｄ ｉｎ Ｈ ａｎ ｋ ′ｓ ｓｉｍ ｕ ｌａｔ ｅｄ ｂ ｏｄ ｙ ｆｌｕ ｉｄ ａｔ ３７ ℃
图 ２ 镁在模拟体液中腐蚀时溶液 ｐＨ 值的变化 Ｆ ｉｇ．２ Ｃｈ ａｎ ｇｅ ｉｎ ｐ Ｈ ｖａｌｕ ｅ ｏｆ Ｈ ａｎ ｋ ′ｓ ｓｉｍ ｕ ｌａｔ ｅｄ ｂ ｏｄ ｙ
模拟生理应力环境中医用镁合金及其复合材料的降解行为
模拟生理应力环境中医用镁合金及其复合材料的降解行为生理应力在人体新陈代谢过程中发挥着极其重要的作用,同时也会影响可降解植入器械的降解行为。
医用镁合金在可降解骨科固定器械和血管支架领域具有广阔的应用前景,为此,本文探究了模拟生理应力环境中镁合金及其涂层的降解行为,设计并制备出了新型可降解镁合金丝材/聚乳酸(Mg/PLA)复合材料,并系统研究了模拟静、动态生理应力环境中该复合材料的降解行为。
研究了模拟静态生理应力环境中纯镁及镁合金的降解行为,揭示了应力和氯离子的耦合作用机制。
研究结果表明,应力和氯离子耦合作用会加速纯镁的降解,在模拟体液中(SBF),外加拉应力为75MPa时纯镁降解速度是无应力时的2.4倍;通过电化学方法建立了纯镁及镁合金降解速度与外加拉应力之间的定量关系,并发现镁的降解行为与载荷大小和形式有关,相较于拉伸载荷,其对弯曲载荷更为敏感;最后提出了不同氯离子浓度生理环境中应力的作用机制。
研究了模拟动态生理弯曲载荷环境中纯镁及其涂层的降解行为,弄清了动态载荷(频率和大小)的影响规律。
研究表明低频动态载荷会减缓纯镁的降解速度,频率为0.5Hz,应力峰值为16MPa时,纯镁降解24h后的腐蚀电流密度是静态无应力作用下的28%,这与动态载荷可促进Ca-P相沉积有关。
对于表面有MgF2或MgO涂层的纯镁样品,动态载荷主要通过加剧涂层破坏和加速Ca-P相沉积这两个相反作用机制影响样品的降解行为,载荷频率较大(2.5Hz)时,动态载荷对涂层的破坏行为起主导作用。
镁合金与聚乳酸在力学和降解性能上具有互补性,本文构建了以镁合金丝材增强聚乳酸的新型可降解Mg/PLA复合材料体系。
采用镁合金丝材(镁丝)定向增强、基体自增强或镁丝二维编织增强等强化方式,设计并制备出了可满足不同性能需求(各向同性或各向异性)的Mg/PLA复合材料。
针对镁丝定向增强的复合材料,采用有限元方法和等效截面法理论,建立了复合材料弯曲性能与丝材分布形式之间的数学模型。
镁合金的腐蚀研究-文献综述
医用镁合金腐蚀性能研究黄亚文摘要：镁合金具有良好的生物相容性、可在人体降解、合适的物理力学性能等优点，在医学上拥有良好的应用前景，镁合金的研究得到了广泛重视。
但镁化学性质活泼，镁合金降解速度快。
本文综述了提高镁合金耐蚀性能的方法，主要有：钝化镁合金、合金化、热处理及成形加工、表面处理四种方法，并概述了各种方法的研究进展。
关键词：镁合金；腐蚀机理；耐蚀性能；钝化；合金化；热处理；表面处理1、概述生物医用材料是指医疗上能够植入生物体或能够与生物组织相结合的材料，用来治疗或替换生物机体中原有的组织和器官，修正和提高其功能。
目前，生物医用金属材料是临床中广泛应用的一类外科植入材料，具有高的强度、良好的韧性、抗弯曲疲劳强度以及良好的加工成型性能,具有其它类型医用材料不可替代的优良性能。
目前，应用于临床的生物金属材料主要包括不锈钢、钴铬合金及钛合金，它们具有很好的耐蚀性能。
而镁合金作为医用植入材料，与现有已经进入临床使用的医用金属材料相比，具有以下的优势：(1)镁与人体有良好的生物相容性；(2)镁可以在人体降解；(3) 镁是骨生长的必需元素；(4)镁合金具有合适的物理力学性能；(5)镁合金成型性好，资源丰富，价格低[1]。
但是在苛刻的侵蚀性人体生理环境下,镁腐蚀降解速度过快,往往在组织完全愈合之前镁制品的力学性能就遭到破坏,同时降解产生的氢气在植入体周围积累致使皮下气肿,延缓了组织的愈合。
因此镁作为医用生物材料使用, 首先必须合理控制其在体内环境中的降解速率, 使其能在特定时间段内保持机械完整性。
2、镁及镁合金腐蚀机理及影响因素2.1、腐蚀机理镁的标准电极电位为-2.37V(SCE),化学性质极为活泼, 在酸性、中性和弱碱性介质中皆易遭受侵蚀破坏。
镁合金的生物降解行为受到体液中无机物、有机物以及植入部位血液流速、氢扩散系数等因素的影响, 与动物不同组织接触, 其降解速度也不相同,且体内、体外实验结果相差较大。
通过体外浸泡试验模拟异质金属对医用镁合金降解性能影响的探究
通过体外浸泡试验模拟异质金属对医用镁合金降解性能影响的探究体外浸泡试验是研究材料降解性能的重要手段，对于医用镁合金的研究也非常重要。
在医用镁合金材料中，掺杂不同的异质金属元素可以影响其降解性能，通过体外浸泡试验模拟异质金属对医用镁合金降解性能的影响成为了重要的研究方向。
一、引言异质金属元素的掺杂是影响医用镁合金降解性能的重要因素之一。
以镁铝合金为例，铝的添加可以提高合金的强度和耐腐蚀性能，但可能会降低其生物降解性能。
正确选择和控制异质金属元素的添加量对于医用镁合金的研究和开发至关重要。
二、实验方法2.1 实验材料本次实验选取了常用的医用镁合金材料，并分别掺杂了不同的异质金属元素，包括镁铝合金、镁锌合金和镁锶合金。
这三种合金材料的成分分别为：镁铝合金（Mg-3Al）、镁锌合金（Mg-3Zn）、镁锶合金（Mg-3Sr）。
实验装置包括体外培养液（模拟体液）、培养皿、恒温培养箱、电子天平、电子显微镜等。
将不同的医用镁合金样品切割成等质量的小片，并用砂纸打磨表面，以保证试验样品的表面光洁度。
然后，将打磨后的试验样品放入培养皿中，加入模拟体液，放入恒温培养箱中进行培养。
培养液的成分为：NaCl 7.996g/L，KCl 0.433g/L，CaCl2 0.224g/L，MgCl2 0.305g/L，NaHCO3 0.355g/L，NaH2PO4 0.065g/L。
实验设定不同的培养时间，如1天、3天、7天、14天等，进行体外浸泡。
每一次培养结束后，将试验样品取出，用电子显微镜观察其表面形貌和结构变化，用电子天平测量其质量变化。
三、实验结果与分析通过体外浸泡试验，观察样品表面形貌和质量变化，得出以下结论：3.1 表面形貌观察在镁铝合金的体外浸泡试验中，观察到试验样品表面出现了明显的腐蚀和氢气释放现象，表面呈现出不规则的腐蚀坑洞和结疤状的结构。
3.2 质量变化观察通过电子天平测量试验样品的质量变化情况，观察到镁铝合金试验样品的质量变化较大，降解速度较快，而镁锌合金和镁锶合金的质量变化较小，降解速度相对较慢。
镁合金植体在模拟体液的侵泡腐蚀研究
物质条件（实验、测试、数据处理手段等） 物质条件（实验、测试、数据处理手段等）
1、 镁合金，至少 2 种 2、 配备 SBF 溶液 热碱溶液 3、场发射扫描电镜（表面形貌） 、光学显微镜（侵蚀的前后截面形貌） 射线衍射仪（相结构） 、X
毕业设计（论文） 毕业设计（论文）进程安排
序号
设计（论文） 设计（论文）各阶段名称
本研究课题的主要目的及内容及试验方案
课题研究目的
通过研究镁合金植体侵泡在模拟体液的腐蚀情况了解其腐蚀的机理和影响腐蚀因素， 研究可 以控制镁合金腐蚀速率的方法，来提高镁合金的耐蚀性或可控的降解性。
本课题的研究内容： 本课题的研究内容
1、镁及镁合金在SBF溶液中的腐蚀行为 镁及镁合金在SBF溶液中的腐蚀行为 SBF溶液中的
分布反应为：Mg→ Mg 2 +2 e
_ _
2 H 2O +2 e → H 2 +2 (OH ) _ Mg+2 (OH ) _ → Mg (OH ) 2
2、SBF溶液中PH值对腐蚀行为的影响 SBF溶液中PH值对腐蚀行为的影响 溶液中PH 研究表明, 镁及镁合金在水溶液中的腐蚀与溶液的PH值有密切的关系。在酸性或中性溶液 中, 镁被腐蚀生成 Mg 2 ;而在PH值为11～12的碱性溶液中, 镁及镁合金表面能生成较为稳定 的钝化膜。由于镁在溶液中被腐蚀后, 最终产物大多数为碱性的 Mg (OH )2 , Mg (OH )2 的溶解 会导致溶液的PH值发生很大的变化, 进而对腐蚀速率产生显著的影响。人体的正常体液是一 个PH值十分恒定的腐蚀环境(PH=7.4), 因此, 在将镁及镁合金作为生物材料而研究其腐蚀 行为时, 在缓冲溶液或仿生溶液中研究镁的腐蚀行为, 能更准确地模拟镁在人体中的腐蚀情 况。
通过体外浸泡试验模拟异质金属对医用镁合金降解性能影响的探究
通过体外浸泡试验模拟异质金属对医用镁合金降解性能影响的探究一、实验设计本实验选择了常用的医用镁合金WE43作为实验材料，采用模拟体液（simulated body fluid，SBF）作为浸泡液，模拟人体环境中的化学环境。
将WE43样品分别与常见的异质金属如钛合金、不锈钢等进行组合，分别进行浸泡实验。
通过浸泡一定时间后，观察样品表面的形貌和重量变化，分析异质金属对医用镁合金降解性能的影响。
利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等分析手段对样品进行分析，探讨异质金属对医用镁合金降解机制的影响。
二、实验结果1. 重量变化和表面形貌在浸泡一定时间后，观察到不同组合样品的表面出现了不同程度的腐蚀和降解。
与纯医用镁合金相比，添加不同异质金属后的样品重量变化不同，其中钛合金与医用镁合金组合后的重量增加较小，不锈钢与医用镁合金组合后的重量增加较大。
通过扫描电子显微镜观察到，不同异质金属对医用镁合金表面的影响也不同，部分样品表面出现了疏松、腐蚀等现象。
2. 结构和相变分析利用X射线衍射仪对样品进行分析发现，不同异质金属的加入会影响医用镁合金的结构和相变特性。
部分样品出现了新的衍射峰，表明在与异质金属的组合过程中发生了相变或结构变化。
三、实验讨论通过上述实验结果分析，可以得出以下结论：1. 异质金属对医用镁合金的降解性能有明显的影响，不同异质金属的加入会导致医用镁合金的降解速度、腐蚀程度等发生变化。
2. 不同异质金属对医用镁合金的影响机制可能存在差异，这可能与异质金属和医用镁合金之间的电化学反应、金属离子释放等因素有关。
3. 异质金属的加入可能会改变医用镁合金的晶体结构和相变特性，从而影响其降解性能。
异质金属对医用镁合金的降解性能具有明显的影响，其影响机制可能与材料之间的电化学反应、结构变化等因素有关。
在医用镁合金的设计和应用过程中，需要充分考虑异质金属的影响，合理设计材料组合和工艺，以提高材料的稳定性和安全性。
纯镁的生物腐蚀研究
纯镁的生物腐蚀研究一，镁及其合金的大体了解镁及候合金作为植入材料有明显的优势Ω:（1）其密度为1.743/g cm 4左右, 与人骨的密质骨密度（1.753/g cm ）相当:（2）比强度和比刚度高,杨氏模量约为45GPa ；更接近人骨的弹性模量（20GPa 左右），可减小应力遮挡效应；（3）镁是人体内仅次于钙、钠和钾的常量元素，成人每人每日需要Β量超过30mg,生物安全性较高,所以人们认为比,镁及其合金适宜制作人工骨或骨内固定物等. 但是在研究中发现,纯镁及其合金在富含有_C L 的人体生理环境中耐蚀性更差.因而如果利用镁及合金的易腐蚀性, 将其发展成为可降解金属植入材料, 通过腐蚀逐步被机体吸收代谢, 将更适合于制备短期或暂时植入器件，将镁及合金作为生物可降解材料是一个崭新的研究思路, 目前还没有规律性的研究结果。
选择镁及其合金为主要研究对象, 从镁的纯净度、加工状态及热处理状态等方面研究了镁在生理盐水中的腐蚀规律, 以期为发展可控腐蚀降解的镁基生物材料提供理论基础2实验方法镁和镁合金样品有铸态、锻态、热轧态及高温固溶处理四种状态；生物环境浸泡实验采用000.9/生理盐水, 在恒温振荡培养箱中培养, 保持溶液温度为37土0.5C ，振荡频率为75r/min(模拟人身体的平均振动频率)。
可以研究镁及其镁合金在生理盐水中开路腐蚀电位随浸泡时间的变化规律。
在自然腐蚀状态下, 腐蚀反应受反应物和反应产物通过表面膜的扩散过程所控制好的钝化膜应该能阻止阳离子从金属表面向外流出, 并阻止有害的阴离子、氧化剂从外部向膜内金属流入, 而且当表面膜局部破损后能迅速自身修复4 当镁及其合金受到含水腐蚀介质的侵蚀时, 腐蚀过程主要以金属与水的电化学反应的方式进行, 总反应方程式如下：Mg +22H O =2()M g OH +2H二、漫泡油液PH 值对纯镁的影响纯供在酸性、中性和弱碱性溶液中都不耐蚀4 当PH 值大于11.5 时,2()M g OH 的保护性对镁的耐蚀性起决定作用, 并形成钝化区。
镁钙锌合金在人体模拟体液中的腐蚀行为
Ｃｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｂｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ｒ ｏ ｆ Ｍｇ － Ｃａ － Ｚｎ Ａｌ ｌ ｏ ｙ ｓ ｉ ｎ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ Ｂｏ ｄ ｙ Ｆｌ ｕ ｉ ｄ
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Ｍｇ － １ ． ０ ｗｔ ． Ｃａ － １ ． ０ ｗｔ ． Ｚ ｎ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｓ Ｂ Ｆ ｗａ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｄ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｔｈ ｅ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｅ ｖ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｗａ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｖ ｉ ａ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｇ ｅ ｎ ｅ ｖ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ．Ｔｈ ｅ ｐ Ｈ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｓ Ｂ Ｆ ａ ｎ ｄ ｍｏ ｔ — ｐ ｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｗｅ ｒ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｚ ｅ ｄ ｂ ｙ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ Ｈ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ｃ ｏ ｐ ｅ（ Ｓ Ｅ Ｍ ）ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ．Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｌ ａ ｒ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｍｇ － １ ． ０ ｗｔ ． Ｃａ － １ ． ０ ｗｔ ． Ｚ ｎ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｓ ｉ ｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ ｗａ ｓ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ —
新型镁合金在生理体液环境下腐蚀行为评价
新型镁合金在生理体液环境下腐蚀行为评价余琨;雷路;陈良建;陈福文;李少君【期刊名称】《金属功能材料》【年(卷),期】2011(18)2【摘要】研究了2种新型医用植入镁合金材料(Mg-6%Zn和Mg-6%Zn-2%Y合金)在生理盐水和林格试液(人体模拟体液)中的腐蚀行为,来评价其作为医用植入材料的服役情况。
实验结果表明:在中性介质环境下,镁合金很快被腐蚀。
随着介质溶液pH值的提高,镁合金表面能够形成厚的Mg(OH)2沉淀膜,阻止腐蚀的深入。
镁合金在林格试液中的腐蚀速率小于其在生理盐水中的腐蚀速率,这与林格试液中存在可抑制腐蚀的K+、Ca2+离子有关。
镁合金中主要元素Zn和Y以及溶液的pH 值对实验合金的耐腐蚀性能都会产生影响,添加稀土元素Y可以提高镁合金的耐腐蚀性能,尤其是在Mg-Zn-Y的三元合金中,添加Y后组织更为均匀,且由于Zn元素的固溶强化作用和Y元素在熔炼过程中净化了熔体,减小了杂质的危害,提高了实验合金的耐腐蚀性能。
【总页数】5页(P32-36)【关键词】镁合金;医用植入材料;生理盐水;林格试液;腐蚀【作者】余琨;雷路;陈良建;陈福文;李少君【作者单位】中南大学材料科学与工程学院;中南大学粉末冶金国家重点实验室;中南大学湘雅三医院【正文语种】中文【中图分类】TG146.2【相关文献】1.铸造镁合金Mg-Zn-Y-Zr-Ca在模拟体液中的腐蚀行为 [J], 孙毅;张文鑫;许春香;张金山;韩少兵;贾长健2.AZ31镁合金板在PBS模拟体液中的腐蚀行为和拉伸性能 [J], 祁玉红;付巳超;高红;陈刚;陈旭3.AZ31镁合金表面沉积类金刚石薄膜在Hank's体液中的腐蚀行为 [J], 吴楠;赵红阳;顾婷婷4.激光表面强化对镁合金在模拟体液中腐蚀行为的影响 [J], 郭长刚;许益蒙;王凌倩;曹宝成5.模拟体液中的尿酸对AZ31B镁合金腐蚀行为的影响 [J], 熊中平;司玉军;李敏娇;岑巧因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
镁锰钙合金在模拟人体体液中的腐蚀行为研究
镁锰钙合金在模拟人体体液中的腐蚀行为研究
杨文婷;宋义全;李泉
【期刊名称】《内蒙古科技大学学报》
【年(卷),期】2014(033)002
【摘要】通过添加锰(Mn)的方法来提高镁(Mg)合金在模拟人体体液(Hank's模拟体液)环境中的耐腐蚀性.采用熔剂覆盖法炼制了Mg-xMn-0.5Ca(x=0.5;1.0;2.0)合金;实验结果表明,在Hank's模拟体液中浸泡4d后,Mg-1Mn-0.5Ca合金腐蚀程度最低;交流阻抗谱测试表明,三者交流阻抗谱都由单一容抗弧线组成,浸泡4d后,Mg-1Mn-0.5Ca合金的容抗弧半径最大,说明三种成分的镁合金以Mg-1Mn-0.5Ca合金的耐蚀性最佳.
【总页数】4页(P153-156)
【作者】杨文婷;宋义全;李泉
【作者单位】内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010;内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头014010
【正文语种】中文
【中图分类】TG178
【相关文献】
1.Ca对医用Mg-1Zn-xCa合金材料在模拟体液中腐蚀行为的研究 [J], 贾冬梅;宋义全
2.镁钙锌合金在人体模拟体液中的腐蚀行为 [J], 毛丽贺;何芳;万怡灶;黄远
3.AZ31镁合金在模拟体液中的腐蚀行为研究 [J], 胡骞;刘静;张志伟;黄峰;张杰
4.TC4钛合金表面类金刚石薄膜在模拟人体体液环境中的腐蚀行为研究 [J], 赵萌;胡云龙;周家众;祁继隆;陈东旭;周艳文
5.人工模拟体液中pH值对离子注N人体医用合金腐蚀行为的影响 [J], 梁成浩;郭亮;隋洪艳
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课题研究目的
通过研究镁合金植体侵泡在模拟体液的腐蚀情况了解其腐蚀的机理和影响腐蚀因素，研究可以控制镁合金腐蚀速率的方法，来提高镁合金的耐蚀性或可控的降解性。
本课题的研究内容：
1、镁及镁合金在SBF溶液中的腐蚀行为
纯镁及镁合金产生腐蚀的原因是相似的,一般是因为杂质和合金元素的引入,使得活性很高的镁基体与杂质形成电偶腐蚀,但在大气环境中和水溶液中镁及镁合金的腐蚀过程略有差异,后者几乎为纯氢去极化过程,因此对氧的浓度不敏感.镁在水溶液中腐蚀时,总的腐蚀反应为：Mg+2 = +
3、杂质元素对镁及镁合金腐蚀行为的影响
由于镁及镁合金在水溶液中的腐蚀主要是因为杂质元素、合金元素与活泼的基体形成的电偶腐蚀,因此镁和镁合金对杂质的含量十分敏感。事实上,镁及镁合金中很多杂质元素如
Fe、Cu、Ni都有一个纯度极限,当镁和镁合金基体中杂质的含量超过其纯度极限时,耐腐蚀性能将会急剧下降.
4、镁和镁合金的腐蚀产物膜
2、此表由学生填写，交指导教师签署意见后方可开题。
由于镁的表面氧化膜是决定腐蚀动力学的关键,因此对膜本质的研究便成了是否能够有效控制腐蚀的前提。纯镁的化学性质极为活泼,将其放入水溶液中,表面立即会形成很薄的氧化
膜。氧化膜的结构可分为Ο3层:最外层是板块状结构(2um),中间一层为致密层(20～40nm),第三层为蜂窝状(0.6um )。其中,中间的致密层对基体有一定的保护作用,是控制腐蚀快慢的关键。纯镁腐蚀产物膜的物相随溶液中离子的不同而有所变化,如在含有 离子的腐蚀液中,腐蚀产物膜除了 和MgO外，还有 .3 和 .2 。镁合金表面的腐蚀产物膜除了跟溶液中的离子种类有关外,还跟本身所含合金元素的种类有关,并且表面氧化膜结构也与纯镁的3层结构有所不同。
实验方案
实验一：镁合金在SBF溶液的腐蚀
实验内容：研究SBF溶液PH对镁合金腐蚀速率的影响，以及镁合金的腐蚀产物成分和腐蚀形貌。
评定标准：浸泡腐蚀实验在37℃进行。每个试样分别浸泡于500 mL SBF溶液中，浸泡时间为2、4、8、16及214d。在每一个时间段分别测定试样质量、溶液pH值，腐蚀产物的收集以及合金表面的观察
实验目的：了解镁合金在SBF溶液中腐蚀速率和和PH值的关系，PH值随时间的关系，各个时间段合金表面腐蚀产物的成分及其对合金腐蚀的影响
物质条件（实验、测试、数据处理手段等）
1、镁合金，至少2种
2、配备SBF溶液热碱溶液
3、场发射扫描电镜（表面形貌）、光学显微镜（侵蚀的前后截面形貌）、X射线衍射仪（相结构）
国内外发展状况
近年来,美国、以色列、日本等国家在新型镁合金的开发、镁合金的表面改性等方面投入大量的人力物力。尤其值得一提的是日本在1999年Ω9月启动的“高级镁合金科技研究平台
”项目。该项目为期4年,拟在“新合金的开发”、“表面改性”、“生态材料”和“镁合金的新功能与应用”个方面对镁及其合金进行研究与开发。其中,镁合金应用于生物材料的研究作为该项目的一个重要分支已取得了一定的成果。该项目研究的目的是要满足日本社会人口老龄化对生物材料的大量需求。本文对镁和镁合金在水溶液中的腐蚀行为以及医用镁和镁合金表面改性的研究进展进行简要的评述。
分布反应为：Mg→ +2
2 +2 → +2
Mg+2 →
2、SBF溶液中PH值对腐蚀行为的影响
研究表明,镁及镁合金在水溶液中的腐蚀与溶液的PH值有密切的关系。在酸性或中性溶液中,镁被腐蚀生成 ;而在PH值为11～12的碱性溶液中,镁及镁合金表面能生成较为稳定的钝化膜。由于镁在溶液中被腐蚀后,最终产物大多数为碱性的 , 的溶解会导致溶液的PH值发生很大的变化,进而对腐蚀速率产生显著的影响。人体的正常体液是一个PH值十分恒定的腐蚀环境(PH=7.4),因此,在将镁及镁合金作为生物材料而研究其腐蚀行为时,在缓冲溶液或仿生溶液中研究镁的腐蚀行为,能更准确地模拟镁在人体中的腐蚀情况。
毕业设计（论文）进程安排
序号设计（论文）各阶段名称日期（教学周）
1查阅资料0～2周
2制定试验方案，写开题报告2～3周
3试验准备工作3～4周
4根据试验计划实验4～11周
5性能检验及作用原理研究11～12周
6数据处理、撰写论文Leabharlann 3～15周指导教师意见及建议：
指导教师签名：
年月日
注：1、课题来源分为：国家重点、省部级重点、学校科研、校外协作、实验室建设和自选项目；课题类型分为：工程设计、专题研究、文献综述、综合实验。
大学毕业设计（论文）开题报告表
课题名称
镁合金植体在模拟体液的侵泡腐蚀研究
课题来源
课题类型
指导教师
学生姓名
学号
专业
材料成型及控制工程
课题意义
镁及候合金作为植入材料有明显的优势Ω:（1）其密度为1.74 4左右,与人骨的密质骨密度（1.75 ）相当:（2）比强度和比刚度高,杨氏模量约为45GPa；更接近人骨的弹性模量（20GPa左右），可减小应力遮挡效应；（3）镁是人体内仅次于钙、钠和钾的常量元素，成人每人每日需要Β量超过30mg,生物安全性较高,所以镁及其合金适宜制作人工骨或骨内固定物等。同时研究中发现,纯镁及其合金在富含有 的人体生理环境中耐蚀性更差.因而如果利用镁及合金的易腐蚀性,将其发展成为可降解金属植入材料,通过腐蚀逐步被机体吸收代谢,将更适合于制备短期或暂时植入器件，将镁及合金作为生物可降解材料是一个崭新的研究思路。所以通过镁合金植体在模拟体液的侵泡腐蚀的研究，了解镁合金在模拟体液中的腐蚀规律,以期为发展高抗腐蚀的镁基生物材料和可控腐蚀降解的镁基生物材料提供理论基础。
5、镁和镁合金的表面改性技术
由于镁和镁合金的化学活性强,表面氧化膜又疏松质脆,不足以形成能阻止腐蚀进一步进行的保护膜,因此,要使镁及镁合金替代现有金属生物材料成为可能,必须对其进行表面改性,以满足临床应用对生物材料耐蚀性能的苛刻要求.通过碱液对镁及镁合金表面改性，沿着在镁合金合金表面化学合成经基磷灰石涂层的思路，可使镁及镁合金表面改性沉积生物陶瓷的方法成为可能。可采用微弧氧化法在镁合金表面制备陶瓷化涂层来提高镁合金的耐蚀性。