模拟生理应力环境中镁及其合金的降解行为研究
发布时间：2024-02-03 19:33
目前镁及其合金的体外模拟降解实验大多为静态浸泡降解实验,而人体实际生理环境会对服役的镁合金器械产生低频动态载荷作用,静态应力和动态应力的存在会改变镁合金植入物的降解行为,直接影响其降解速率和降解机制。本文以AZ31B镁合金为主要研究对象,构建了模拟生理应力环境的电化学试验平台,对镁合金进行了模拟生理应力环境的体外降解实验,并研究了无应力作用、静态拉伸应力作用、静态压缩应力作用和循环拉压交变应力作用下镁合金降解行为的变化,系统地对比研究了载荷大小、频率、形式和浸泡时间对镁合金降解行为和降解速率的影响,研究发现:第二相颗粒在变形AZ31B镁合金挤压成型过程中沿拉拔方向分布,导致样品表面出现沿轴向分布的带状腐蚀痕迹;腐蚀前期样品基体表面缺少膜层防护,腐蚀速率较快;随着降解时间的延长,腐蚀产物和Ca-P相等沉积产物在样品表面堆积,对侵蚀离子的扩散和电荷的传输产生阻碍,而对基体产生一定的保护作用,从而减缓了纯镁和镁合金的腐蚀速度,但纯镁的腐蚀速率相对较快。纯镁在降解过程中极化电阻呈现先增大后减小的趋势,而AZ31B镁合金的极化电阻呈现逐渐增大趋于稳定的规律。相比于无应力环境中的AZ31B镁合金,...
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 生物可降解镁合金的研究现状
1.2.1 镁的纯化处理
1.2.2 镁的合金化
1.2.3 镁及其合金的表面改性
1.3 人体生理应力环境的环境特征
1.4 应力环境中镁合金及其复合材料降解行为
1.4.1 应力环境中镁合金的降解行为研究
1.4.2 应力环境中聚合物材料的降解行为研究
1.4.3 应力环境中镁合金/聚合物复合材料的降解行为研究
1.5 研究内容及意义
第二章 实验材料与方法
2.1 实验原材料与设备
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验设备与仪器
2.2 模拟生理应力环境电化学实验平台搭建
2.3 材料性能测试
2.3.1 金相组织观察
2.3.2 浸泡液pH值测试
2.3.3 样品失重率测试
2.3.4 电化学性能测试
2.3.5 表面形貌观察
2.3.6 腐蚀产物测定
2.4 实验技术路线
第三章 无应力作用下镁及其镁合金的降解行为
3.1 第二相分布对镁合金降解行为的影响
3.1.1 镁合金的金相显微组织
3.1.2 第二相分布对镁合金腐蚀形貌的影响
3.2 镁及其合金的降解行为
3.2.1 溶液pH值及样品失重率变化
3.2.2 镁及其合金的表面腐蚀形貌
3.2.3 腐蚀产物成分
3.3 电化学性能
3.3.1 镁及其合金降解过程中的开路电位及极化曲线
3.3.2 无应力作用下纯镁降解过程中的阻抗谱图
3.3.3 无应力作用下镁合金降解过程中的阻抗谱图
3.4 本章小结
第四章 静态应力环境中镁合金的降解行为
4.1 模拟静态生理应力环境中镁合金的降解行为
4.1.1 降解过程中溶液pH值变化
4.1.2 降解过程中镁合金失重率变化
4.1.3 镁合金表面腐蚀形貌
4.2 静态应力作用下镁合金的电化学行为
4.2.1 镁合金的动电位极化曲线
4.2.2 降解过程中镁合金的交流阻抗谱图
4.2.3 不同静态载荷作用下镁合金的极化电阻
4.3 拉伸载荷和压缩载荷作用下的镁合金降解速率
4.4 镁合金的腐蚀电流密度与外加应力之间的数值模型
4.5 静态载荷作用下镁合金的腐蚀机理
4.6 本章小结
第五章 动态应力环境中镁合金的降解行为
5.1 模拟动态生理应力环境中镁合金的降解行为
5.1.1 降解过程中溶液pH值变化
5.1.2 降解过程中镁合金失重率及失重速率变化
5.1.3 镁合金的表面腐蚀形貌
5.2 动态拉压交变应力作用下镁合金的电化学行为
5.2.1 镁合金的动电位极化曲线
5.2.2 镁合金的交流阻抗谱图
5.2.3 镁合金的极化电阻和腐蚀电流密度
5.3 动态载荷频率与降解速率之间的理论模型
5.3.1 动态载荷下镁合金腐蚀机制
5.3.2 数值模型
5.4 动态交变载荷的频率和振幅对镁合金降解行为的影响
5.4.1 静态载荷及动态载荷频率特性曲线
5.4.2 应力大小和形式及频率与降解行为的关系
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要成果
本文编号：3894561
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 生物可降解镁合金的研究现状
1.2.1 镁的纯化处理
1.2.2 镁的合金化
1.2.3 镁及其合金的表面改性
1.3 人体生理应力环境的环境特征
1.4 应力环境中镁合金及其复合材料降解行为
1.4.1 应力环境中镁合金的降解行为研究
1.4.2 应力环境中聚合物材料的降解行为研究
1.4.3 应力环境中镁合金/聚合物复合材料的降解行为研究
1.5 研究内容及意义
第二章 实验材料与方法
2.1 实验原材料与设备
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验设备与仪器
2.2 模拟生理应力环境电化学实验平台搭建
2.3 材料性能测试
2.3.1 金相组织观察
2.3.2 浸泡液pH值测试
2.3.3 样品失重率测试
2.3.4 电化学性能测试
2.3.5 表面形貌观察
2.3.6 腐蚀产物测定
2.4 实验技术路线
第三章 无应力作用下镁及其镁合金的降解行为
3.1 第二相分布对镁合金降解行为的影响
3.1.1 镁合金的金相显微组织
3.1.2 第二相分布对镁合金腐蚀形貌的影响
3.2 镁及其合金的降解行为
3.2.1 溶液pH值及样品失重率变化
3.2.2 镁及其合金的表面腐蚀形貌
3.2.3 腐蚀产物成分
3.3 电化学性能
3.3.1 镁及其合金降解过程中的开路电位及极化曲线
3.3.2 无应力作用下纯镁降解过程中的阻抗谱图
3.3.3 无应力作用下镁合金降解过程中的阻抗谱图
3.4 本章小结
第四章 静态应力环境中镁合金的降解行为
4.1 模拟静态生理应力环境中镁合金的降解行为
4.1.1 降解过程中溶液pH值变化
4.1.2 降解过程中镁合金失重率变化
4.1.3 镁合金表面腐蚀形貌
4.2 静态应力作用下镁合金的电化学行为
4.2.1 镁合金的动电位极化曲线
4.2.2 降解过程中镁合金的交流阻抗谱图
4.2.3 不同静态载荷作用下镁合金的极化电阻
4.3 拉伸载荷和压缩载荷作用下的镁合金降解速率
4.4 镁合金的腐蚀电流密度与外加应力之间的数值模型
4.5 静态载荷作用下镁合金的腐蚀机理
4.6 本章小结
第五章 动态应力环境中镁合金的降解行为
5.1 模拟动态生理应力环境中镁合金的降解行为
5.1.1 降解过程中溶液pH值变化
5.1.2 降解过程中镁合金失重率及失重速率变化
5.1.3 镁合金的表面腐蚀形貌
5.2 动态拉压交变应力作用下镁合金的电化学行为
5.2.1 镁合金的动电位极化曲线
5.2.2 镁合金的交流阻抗谱图
5.2.3 镁合金的极化电阻和腐蚀电流密度
5.3 动态载荷频率与降解速率之间的理论模型
5.3.1 动态载荷下镁合金腐蚀机制
5.3.2 数值模型
5.4 动态交变载荷的频率和振幅对镁合金降解行为的影响
5.4.1 静态载荷及动态载荷频率特性曲线
5.4.2 应力大小和形式及频率与降解行为的关系
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要成果
本文编号：3894561
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3894561.html