【摘 要】
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锌（Zn）及其合金因具有适宜的降解速率和良好的生物相容性,在医用可降解金属材料领域展现出了广阔的应用前景,但纯锌的力学性能性能较差,如强度低,可塑性差,并不能满足临床应用需求。目前的锌基合金相关研究表明,合金化和制备工艺的选择是提高锌基合金力学性能的有效途径之一。本文设计和制备了新型Zn-3Sn-x Cu（x=0、1、2、3wt.%）三元锌基合金,系统研究了合金成分和制备工艺对锌基合金的微观组织、
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锌（Zn）及其合金因具有适宜的降解速率和良好的生物相容性,在医用可降解金属材料领域展现出了广阔的应用前景,但纯锌的力学性能性能较差,如强度低,可塑性差,并不能满足临床应用需求。目前的锌基合金相关研究表明,合金化和制备工艺的选择是提高锌基合金力学性能的有效途径之一。本文设计和制备了新型Zn-3Sn-x Cu（x=0、1、2、3wt.%）三元锌基合金,系统研究了合金成分和制备工艺对锌基合金的微观组织、力学性能和体外降解行为的影响。本文完成的主要研究内容及结果如下:Zn-3Sn-x Cu合金的微观组织主要由Zn基体、富Sn相和Cu Zn5相组成,当Cu含量达到2wt%时,合金中开始出现鱼骨状Cu Zn5相,并随着Cu含量的增加,Cu Zn5相逐渐增多。Zn-3Sn-x Cu合金的硬度和强度都随着Cu元素的含量单调递增,热轧态Zn-3Sn-3Cu合金具有最佳的力学性能,其抗拉强度、延伸率和显微硬度分别为158.5MPa、13.2%和94.97Hv。铸态Zn-3Sn-x Cu合金的压缩屈服强度随着Cu含量的增加而逐渐增大,其中Zn-3Sn-3Cu合金的屈服强度达到了257MPa。采用电化学试验和浸泡试验研究了Zn-3Sn-x Cu合金的体外降解行为,电化学实验结果表明,热轧态合金的腐蚀速率随着Cu含量的增加而增加;铸态合金的腐蚀速率由高到低依次为Zn-3Sn-2Cu＞Zn-3Sn-3Cu＞Zn-3Sn-1Cu＞Zn-3Sn。浸泡试验结果与电化学试验结果趋于一致,合金的腐蚀速率随时间的延长逐渐减小。合金的表面腐蚀形貌表明,合金在Hank’s溶液中的腐蚀主要以点蚀为主,晶间腐蚀为辅,随着浸泡时间的增长,合金的腐蚀逐渐加深,点蚀范围逐渐扩大,腐蚀相对更加均匀。
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