合金元素对镁合金耐腐蚀性能影响的研究进展

镁及其合金作为最轻的金属结构材料,在产品轻量化方面具有巨大的应用潜力.然而,金属镁具有较强的腐蚀敏感性,且表面形成的氢氧化镁膜疏松多孔,几乎无保护性,这导致其应用受到限制.如何提高镁的耐腐蚀性已经成为制约其应用的世界性难题.合金化是从根本上改善镁合金耐蚀性的方法之一.基于此,本文从合金元素对镁腐蚀行为的影响出发,阐述纯镁的腐蚀机理和合金元素对镁合金腐蚀性能的影响机制,归纳合金元素对镁合金所产生的保护机制及其相应特征,这可以为开发新型镁合金和改善镁合金的耐蚀性提供一定的借鉴.此外,本文有助于更好地理解镁合金腐蚀行为.目前,还没有一种镁合金能像铝合金或不锈钢一样具有较好的耐蚀性,因此耐蚀镁合金的开发还需要进一步研究.本文为镁合金中元素之间的交互关系提供理论基础,可对新型耐蚀镁合金的开发提供思路.元素之间的协同作用会对新型耐蚀镁合金设计、工艺及性能有较大影响,随着研究的深入,期望构建出类似"不锈钢"的新型耐蚀镁合金.     

镁及其合金的电磁屏蔽性能研究

采用同轴线法研究了纯镁及常见镁合金的电磁屏蔽性能,比较了纯镁、不同系列镁合金与其他金属电磁屏蔽性能的差别。结果表明:纯镁具有良好的电磁屏蔽性能,合金化后,根据合金元素的不同,屏蔽性能有所改变,其中AZ系镁合金具有最高的屏蔽效能。同时讨论了不同材料电磁屏蔽性能差异的原因以及厚度、电导率对电磁屏蔽性能的影响。     

镁合金的生物医用研究

镁是可被人体吸收的常量元素,且具有较高的比强度和比刚度,在医用植入材料领域具有广阔的应用前景.综述了镁及镁合金作为医用植入材料的研究现状,并对医用镁及镁合金的表面改性技术进行了简单叙述.     

纯钛经电化学表面改性后的抗菌活性与生物相容性研究

在含不同电解质的电解液中利用电化学方法对纯钛进行表面改性,并将改性后的纯钛试样进行抗菌性和生物相容性实验.结果表明,纯钛在含氯化物的电解液中经表面改性后具有良好的抗茵活性和生物相容性,而在非氯化物的电解液中经表面改性后其抗茵活性和生物相容性则较差.     

生物可降解锌基金属材料研究进展

随着人们医疗观念的转变和材料科学的进步,医用金属植入材料的选择从传统316L不锈钢、钴铬合金、钛合金等惰性金属逐渐转向可降解材料。为了减轻与耐腐蚀支架相关的副作用(即慢性炎症和晚期血栓形成),目前正在开发新一代的生物可吸收支架,支架在完成任务后会被逐渐降解和吸收。目前的可降解金属主要包括镁合金、铁合金和锌合金,铁在动脉中产生大量的氧化产物而镁及其合金又腐蚀得太快。其中,锌合金具有更适宜的降解速度、良好的降解行为和较好的力学性能,基于锌的生物可吸收材料是近年兴起的最具发展潜力的可降解医用金属材料。本文主要介绍了纯锌、锌铜系、锌镁系及其他锌基合金近年来的主要研究进展。     

溶胶-凝胶法制备镁蔷薇辉石的体外生物活性研究

用溶胶-凝胶法制备出纯相镁蔷薇辉石(Ca3MgSi2O8)粉体,并在10MPa的轴向压力下,将其压制成尺寸为Ф10mm×5mm的圆柱状块体,通过模拟体液浸泡对其体外生物活性进行研究.用X射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)分别对粉体以及浸泡后形成的羟基磷灰石(Hap)的物相和表面形貌进行表征.结果表明:在约1400℃的煅烧温度下可以得到纯相镁蔷薇辉石粉体,其粒径约为1～3μm;圆柱状镁蔷薇辉石在模拟体液浸泡7d后就能明显检测到表面有羟基磷灰石生成,浸泡14d后呈结晶较好的蠕虫状结构.因此,溶胶-凝胶法合成的镁蔷薇辉石具有良好的诱导羟基磷灰石形成能力和体外生物活性.     

AZ31镁合金的生物降解行为研究

研究了AZ31镁合金作为生物医用材料的体内外生物降解行为.初步分析了其作为可降解生物医用材料的可行性.体外浸泡实验结果表明,AZ31镁合金的降解行为与其所处环境有关,在Hank's溶液中的降解速度较在0.9%NaCl溶液中低;经过热处理后的AZ31镁合金较铸态和锻态降低了点蚀发生倾向,降解速度更慢.体内植入实验结果表明,AZ31镁合金与动物不同组织接触,其降解速度不同,在骨髓腔内的降解速度更快.植入5周时,镁合金已发生降解,20周降解更为明显.降解过程中镁合金表面有Ca-P物质沉积,表面具有优异的生物活性,其降解产物主要通过尿液进行排泄.在表面制备Ca-P涂层可降低镁合金的降解速度.AZ31镁合金是一种具有良好应用前景的新型生物可降解医用植入材料.     

杂质元素对镁合金组织与性能的影响及其对应措施

镁及镁合金中杂质元素的含量及作用已受到广泛关注.介绍了镁合金中Fe、Cu、Ni、Si等杂质的存在形式,综述了杂质元素对镁合金显微组织、腐蚀性能、力学性能的影响规律及机制,并叙述了几种提高镁合金纯度常见的方法,包括选用高纯原料、优化熔炼工艺、镁合金熔体纯净化,指出有效降低杂质含量将是未来高性能镁合金材料研究的重要方向.     

镁合金及镁基复合材料阻尼性能研究进展

简要介绍了纯镁、镁合金及镁基复合材料的位错型阻尼机理,叙述了温度、合金成分、组织结构和微观缺陷(包括晶界相界)以及热处理等因素对镁合金阻尼性能的影响.镁基复合材料较镁合金有较高的阻尼性能,是由于增加了多种阻尼机制的结果,其中最重要的是塑性区阻尼、位错密度的增大、界面滑移阻尼等.     

医用镁合金降解及其对人体的影响

镁合金具有比高分子更高的强度、比陶瓷材料更好的韧性,与人体自然骨的密度、弹性模量和力学性能也更为接近。更重要的是,其植入人体后将会逐步腐蚀降解,既无毒副作用也无需二次手术,是一种极具潜质的新型可降解生物金属材料。但镁在人体生理环境中腐蚀速度太快,可能导致镁离子、氢气、局部pH值和腐蚀沉淀物在体内发生堆积,同时镁合金的机械完整性和力学性能也会因此丧失,达不到预期的治疗目的,甚至引起不良反应和治疗失败。从镁在人体的腐蚀机理和降解产物对人体造成的影响进行综述,并分析了镁合金在未来的发展方向和挑战。