ZnMgBaGd生物医用锌合金的组织及性能研究

发布时间：2024-04-20 04:41

　　真空熔炼制备Zn-5.5Mg-0.4Ba和Zn-5.5Mg-0.4Ba-0.7Gd的锌合金。观察合金显微组织,测试耐磨性,研究其在SBF模拟体液中的腐蚀性能。结果发现,稀土Gd能显著细化Zn-5.5Mg-0.4Ba合金的微观组织。在2和4 N载荷下,Zn-5.5Mg-0.4Ba-0.7Gd合金磨损率分别为1.716及2.071 g/cm²,比Zn-5.5Mg-0.4Ba合金分别降低了16.8%和14.6%。Zn-5.5Mg-0.4Ba-0.7Gd合金在37℃模拟体液浸泡的腐蚀产物为磷酸钙、磷酸锌、磷酸盐、CaP,有良好的生物活性。Zn-5.5Mg-0.4Ba-0.7Gd比Zn-5.5Mg-0.4Ba合金的腐蚀电位正,腐蚀速率降低51.7%。Zn-5.5Mg-0.4Ba-0.7Gd合金的容抗弧比未加Gd的大200%,添加0.7%Gd由于晶粒细化作用及Zn(OH)₂的生成促进表面腐蚀膜的生成,对基体形成有效的保护,使合金腐蚀速率降低。

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【部分图文】：

图1Zn-5.5Mg-0.4Ba-xGd合金的组织

图1为铸态Zn-5.5Mg-0.4Ba-xGd合金的显微组织。由图1a可见,合金为衬度最暗的η-Zn基体、浅灰色层片状结构和白色相的共晶组织,白色为Mg2Zn11相。η-Zn基体粗大,仅有少量白色Mg2Zn11相。添加0.7%Gd(图1b)合金组织中白色长条状结构明显增多并细化,....

图2Zn-5.5Mg-0.4Ba-xGd合金的SEM形貌

稀土Gd可以细化Zn-5.5Mg-0.4Ba合金组织、增加晶界总面积、减少单位面积位错塞积、增大裂纹扩展阻力,提高力学性能[16]。在合金凝固过程中,Gd可以通过增加有效晶核数量、抑制晶体生长,改变其生长方式来细化。图3为Zn-5.5Mg-0.4Ba-xGd合金的X射线衍射谱。Z....

图3Zn-5.5Mg-0.4Ba-xGd合金的X射线衍射谱

Zn-5.5Mg-0.4Ba-0.7Gd合金发生了平衡转变,同时较多的Ba未固溶进入η-Zn基体中,以BaZn13状态存在。2.2磨损性能分析

图4Zn-5.5Mg-0.4Ba-xGd合金在2和4N外载荷下的磨损率

由图4可见,Zn-5.5Mg-0.4Ba合金的磨损量随外加载荷的增加而增加。外加载荷增大,摩擦面的实际接触面积和摩擦副之间的摩擦力逐渐增加,产生大量微小磨损颗粒,加剧后面的磨损过程,显著增加磨损量。摩擦中,摩擦副表面温度由于摩擦生热而升高,载荷越大,温度升高越快[17]。锌镁合....

本文编号：3958893