关键词： 水凝胶   壳聚糖   辐照制备   抑菌性   生物相容性  

摘要： 三维网状结构的水凝胶,因其易溶胀、水分蒸发可控、生物相容性与缓释性能优良,已被广泛地研究并应用于伤口敷料、药物传递等领域。辐照法制备水凝胶既不引入其他化学试剂又有灭菌效果,有效提高了水凝胶的安全性与清洁性。壳聚糖（CS）赋予了水凝胶更好的生物相容性与抑菌性,但其在储存稳定性、力学性能以及抗菌性仍需要改进与提高。本文中通过外加稳定剂丙三醇（GL）的方式改善了壳聚糖溶液的储存稳定性;通过葡萄糖酸锌的加入,既提高了水凝胶的抗菌性又赋予了水凝胶长效缓释的性能;使用轻木作为基材有效提高了水凝胶的力学强度。储存稳定性是壳聚糖溶液加工时必须面对的,使用GL/水混合溶液作为稳定剂是一种有效的方法。室温时,GL的加入可以有效改善温度升高导致的CS溶液储存稳定性的下降趋势;相比于室温,1℃时,使用GL作为稳定剂的CS溶液体系,在6.5h内黏度几乎不变,放置99h后,含有GL的CS溶液黏度也仅下降了 3.8%,小于同等温度下水溶液中的CS黏度下降比例的1/2。GL的加入可以有效提高CS的储存稳定性,1℃下储存时,GL使CS溶液达到最佳的储存稳定性能。使用γ-射线辐照制备成CS/聚乙烯醇（PVA）水凝胶,针对抑菌性不足的问题,加入了葡萄糖酸锌。葡萄糖酸锌的加入有效提高了水凝胶的抑菌性,且其释放也被水凝胶的交联网络调控。研究发现,在9h-12h时,含1%葡萄糖酸锌的水凝胶中葡萄糖酸锌的释放量最高;与不含葡萄糖酸锌的CS水凝胶相比,葡萄糖酸锌的加入显著扩大了水凝胶对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌圈,抑制圈直径分别由5.5mm、8.3mm增加到12.2mm、11.1mm;随着CS和葡萄糖酸锌的加入,水凝胶的水分蒸发速率先减小后增大,葡萄糖酸锌为1%的水凝胶水分蒸发速率最低;葡萄糖酸锌的加入可以提高水凝胶的溶胀速率;与CS/PVA水凝胶相比,负载葡萄糖酸锌的CS/PVA水凝胶具有很强的抗菌活性和长效性。针对CS/PVA水凝胶力学强度不足的问题,使用经过碱-微波处理的轻木作为敷料基材,制备了轻木负载的葡萄糖酸锌CS/PVA水凝胶。轻木作为基材没有影响水凝胶的抑菌性,并进一步控制了葡萄糖酸锌的缓释;轻木负载后水凝胶的拉伸强度提高至原水凝胶的265%;动物实验中,使用轻木负载的葡萄糖酸锌/CS/PVA水凝胶作为敷料的小鼠愈合速度最快,并在15天后完全愈合,无明显疤痕。本文通过加入葡萄糖酸锌和使用轻木作为基材负载CS/PVA水凝胶,制备了有一定力学强度并能长效缓释、抑菌的水凝胶,该水凝胶可以作为敷料应用于伤口愈合领域。

关键词： 镁合金   心血管支架   复合涂层   透明质酸  

摘要： 生物医用镁合金血管支架因其优异的力学性能、生物降解性和生物相容性而备受关注,然而其降解行为和生物相容性仍存在很大的提升空间。近年来,聚多巴胺(PDA)、透明质酸(HA)和肝素等功能分子在镁合金血管支架表面改性领域得到了广泛的尝试,但是抗凝血功能较差、在人体内易被酶降解和易致出血分别限制了它们的进一步应用。本研究将肝素的功能性结构(磺酸基)与HA组合,制备出了含硫量(wt%)分别为2.06、3.69、7.10、8.98和9.71的磺化透明质酸(S-HA),通过X射线光电子能谱技术(XPS)、傅立叶变换红外吸收光谱技术(FTIR)和元素分析技术对它们进行了材料学表征,发现S-HA的含硫量同磺化剂与聚合物的摩尔比正相关。随后本研究通过血管内皮细胞(VEC)增殖实验、VEC凋亡实验、VEC迁移实验、VEC形态学观察实验、VEC一氧化氮(NO)释放实验、巨噬细胞(MA)粘附实验、MA极化表型调控实验和合成型/收缩型平滑肌细胞(SMC)调控实验研究了聚合物的心血管细胞相容性。已有相关研究表明磺酸基的增加能够提升S-HA的稳定性,有利于聚合物发挥更好的细胞调控作用。本研究发现高含硫量的S-HA能够促进VEC的增殖、迁移、粘附和释放NO,有利于SMC维持收缩表型或调控SMC从合成表型转变为收缩表型,而且能够抑制炎症性MA的粘附/极化、抑制炎症反应。然后本研究将含硫量为9.71 wt%的S-HA应用于ZE21B合金表面,成功制备了氟化镁/聚多巴胺/磺化透明质酸(Mg F/PDA/S-HA)复合涂层,通过FTIR、XPS、扫描电镜(SEM)与X射线能谱(EDS)分析技术、原子力显微镜分析技术(AFM)、水接触角测量技术、电化学腐蚀实验、浸泡腐蚀实验、血小板粘附实验、溶血率检测实验、VEC凋亡实验、MA极化表型调控实验和合成型/收缩型SMC调控实验对复合涂层的官能团、元素组分、表面形貌、粗糙度、润湿性等材料学性能进行了综合表征,对复合涂层的耐蚀性、血液相容性和细胞相容性进行了系统研究。实验结果表明Mg F/PDA/S-HA复合涂层厚度为约7.5μm,拥有独特的网状结构、较大的粗糙度(R为82.30±6.00 nm,R为64.73±4.47 nm)和较好的亲水性(水接触角仅为10.33±1.61°),不仅良好地继承了磺酸基的抗凝血功效(表面血小板粘附密度仅为氟化镁/聚多巴胺复合涂层的5.6%)和含硫量较高S-HA优异的细胞相容性(支持VEC的正常生长、利于SMC维持收缩表型、抑制炎症反应),而且对ZE21B合金耐腐蚀性的改良效果非常显著(腐蚀电流密度与ZE21B合金相比降低了96.7%),这意味着该复合涂层在心血管生物材料领域有较大的应用潜力。

关键词： 孪生   退孪生   双轴变形   退火处理   Mg-2Zn-0.5Gd  

摘要： 在实际工程应用的过程中,结构件大多处于复杂的应力状态下,单纯的拉、压试验并不能反映构件的真实受力情况,故本文对预变形AZ31镁合金样品和稀土镁合金（Mg-2Zn-0.5Gd）样品双轴拉伸试验下的力学行为进行研究。本文主要研究预变形AZ31镁合金样品热处理前后在双轴拉伸加载下的变形行为以及稀土镁合金（Mg-2Zn-0.5Gd）的双轴变形行为,主要结论如下:（1）通过对TD3.5%和TD3.5%-RD7%预变形AZ31镁合金样品的双轴力学行为研究表明,预变形AZ31镁合金样品的主要变形机制与双轴应力比有关,TD3.5%和TD3.5%-RD7%样品在加载比例为2:1和1:2时,变形机制分别为退孪生和孪生,在应力比为1:1时,孪生和退孪生相互竞争。（2）通过对PR-TD3.5%和PR-TD3.5%-RD7%样品的双轴力学行为研究表明（预变形AZ31镁合金样品180℃+0.5h退火处理所得）,预变形退火样品在双轴加载时,退火处理阻碍退孪生的效果与孪晶的组织形态和孪晶体积分数有关。（3）通过对镁稀土合金（Mg-2Zn-0.5Gd）进行双轴力学行为研究表明,孪晶体积分数随着TD应力比的的增加而增加,即孪生变形对塑性变形过程中的贡献随TD方向作用力的增加而逐渐增大。在双轴拉伸应力下,孪晶变体的选择遵循SF定律,且该定律的有效性随着TD力的增加而增加,例如随着TD应力的增加,排名第一和第二的变体所占的比例逐渐增大。孪晶变体的选择与双轴应力比密切相关,随着应力比的增加V5、V6所占的比例逐渐增加。

关键词： 多孔镁合金支架   rhBMP-2   复合涂层   降解   骨缺损修复  

摘要： 生物镁合金具有良好的可降解性、避免应力遮蔽效应和骨诱导性等优点,其多孔结构能够促使营养物质流动和细胞粘附,增强骨与植入物结合强度。但是多孔镁合金支架降解速率过快,可能会导致支架植入体内失效。本文引入载rhBMP-2复合涂层降低多孔镁合金骨植入支架的降解速率,研究镁合金支架多孔结构与成骨蛋白因子rhBMP-2能否协同促进新骨沿着多孔支架孔洞生长,并相互连接形成骨小梁结构,修复大鼠股骨髁骨缺损。本文基于骨生物力学,设计孔隙率50%、孔径500μm各向异性多孔ZE21C合金支架。由机械电火花穿孔加工制备多孔支架,选择可载rhBMP-2的外消旋聚乳酸（PDLLA）作为涂层材料,均匀涂覆在经钝化预处理后多孔支架表面,实现缓慢释放生长因子rhBMP-2和降低多孔镁合金支架降解速率作用。实验采用SEM和压缩测试分析多孔支架孔隙率、孔径和植入支撑强度,采用显微组织观察分析机械加工是否会改变材料本身晶粒尺寸和形貌。通过SEM、XRD、XPS测试分析涂层均匀性,电化学和浸泡失重测试研究多孔镁合金支架体外降解速率及降解产物成分变化。建立大鼠股骨髁骨缺损模型,植入多孔镁合金支架,在不同时间点取出连带植入支架股骨。采用SEM＆EDS、Micro-CT重建分析多孔镁合金支架体内降解性能,对比研究多孔支架体内外降解行为。通过DR、MicroCT影像学分析多孔镁合金支架体内成骨和修复骨缺损性能。为了研究多孔结构对新骨生长的影响,对植入多孔镁合金支架4周后的大鼠股骨髁进行硬组织伊红-苏木精染色（HE）、亚甲基蓝碱性品红染色、荧光标记分析。最后对植入多孔支架不同时间的股骨髁进行脱钙HE染色分析,确定骨组织愈合形态变化。多孔镁合金支架的组织分析和性能测试结果显示,机械微加工不会改变材料本身的显微组织,多孔支架的力学性能基本满足要求。涂层测试结果表明,复合涂层均匀涂覆在多孔支架表面,降低多孔支架的降解速率,提高其体内植入稳定性。SEM＆EDS分析结果表明,载rhBMP-2多孔支架可以更快的促进细胞粘附,形成细胞外基质促进新骨生成;随着时间的延长,植入多孔支架-骨界面逐渐内缩,被降解产物和新骨替代。降解产物由氢氧化镁、类骨质、钙磷盐组成,沉积在类骨质中的钙磷盐被破骨细胞识别吸收重建形成新骨。DR、Micro-CT影像学分析结果表明,愈合周期内多孔支架未发生移位掉落现象,在术后2周时维持完整形貌,术后4周,保持大量多孔结构,体内平均降解速率为0.54 mm/year远低于体外降解速率6 mm/year。植入多孔支架骨缺损内部,新骨沿着多孔支架孔洞及降解周围生长并逐渐成熟,术后20周,形成良好骨小梁结构,外部基本愈合。HE、亚甲基蓝碱性品红、荧光标记等分析结果表明,新生骨可以沿着多孔支架孔洞生长,并相互连接形成骨小梁结构。综上,基于骨生物力学设计的孔隙率50%、孔径500μm涂覆载rhBMP-2复合涂层的各向异性多孔镁合金支架可以促进新骨沿着支架孔洞生长,并相互连接形成良好骨小梁结构,达到高质量修复骨缺损的目的,为临床骨损伤修复治疗提供新思路。

关键词： 稀土镁合金   微电偶腐蚀   耐蚀性能   溶液环境  

摘要： 镁及镁合金具有密度小、比强度高、能量密度高、以及生物相容性好等优异性能,被广泛应用于航空航天行业、储氢能源行业、生物医学工程以及数码3C民用领域,但是较差的耐蚀性以及较低的绝对强度严重制约了镁合金在工业生产中的应用。在镁合金中添加稀土元素是目前较为常见的一种改善镁合金综合性能的手段。WE43稀土镁合金作为耐热强度和抗高温蠕变性能比较好的合金,目前研究重点还在于合金的力学性能上,对于该合金的腐蚀性能的研究相对比较少,特别是针对不同腐蚀溶液条件下合金的微电偶腐蚀行为和耐腐蚀性能的研究。研究WE43稀土镁合金在不同溶液中的腐蚀机理,对于推进该合金的应用有着重要的价值。本文以铸态WE43稀土镁合金为研究对象,采用X-射线衍射仪（XRD）、光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、扫描开尔文探针力显微镜测试（SKPFM）、析氢失重和电化学测试等研究设备及方法,系统研究了铸态WE43稀土镁合金分别在氯化钠溶液和硫酸钠溶液中的微电偶腐蚀规律、耐蚀性能和电化学特性:（1）在不同腐蚀溶液中的浸泡实验表明,WE43稀土镁合金中第二相与镁基体之间的微电偶腐蚀行为与溶液离子存在关联机制。在硫酸钠溶液中,WE43稀土镁合金的第二相作为微阳极相,优先发生腐蚀;而在氯化钠溶液中,合金的第二相作为微阴极相,促进镁基体的溶解。（2）WE43稀土镁合金在硫酸钠溶液中的耐蚀性能比其在氯化钠溶液中的耐蚀性能更差,这与传统的观念“镁合金在氯离子溶液中的腐蚀速率最快”明显不同。实验结果表明:WE43稀土镁合金在氯化钠溶液中形成的表面膜分布在整个合金表面上,完整而且均匀;而在硫酸钠溶液中,WE43稀土镁合金的表面膜并不完整,尤其是第二相上方位置,明显观察到表面膜的缺失,这可能是导致WE43稀土镁合金在硫酸钠中的耐蚀性较差的直接原因。

关键词： ZM6镁合金   挤压   搅拌摩擦焊   弯曲   析出相   织构  

摘要： 随着航空航天等领域的快速发展,在导弹或火箭壳体上,大型薄壁筒形件有着广泛而迫切的需求。ZM6镁合金作为一种耐热型镁合金,具有比强度和比模量高等优点,能够满足结构的轻量化设计。然而,目前的研究多数只对大型薄壁圆筒成形中某个单一工艺进行分析,很少对整体工艺流程中微观组织变化进行系统的研究,特别是稀土元素在该过程中的分布及强化机制。因此,本文依托大型薄壁筒形件中制板、弯曲和焊接三种工艺,从高性能板材的制备出发,研究了稀土元素对固溶挤压时效过程中组织性能的影响。之后,对挤压板进行搅拌摩擦焊连接,分析了焊缝的组织性能和焊接时稀土元素的析出机制。最终,完成了挤压板和带焊缝板弯曲的组织性能研究,揭示了稀土元素和焊缝对弯曲的影响。根据以上建立了工艺参数、微观组织和力学性能的联系,为大型薄壁筒形件的制造提供了技术支持。铸态ZM6镁合金经过530℃固溶16h后,晶界处的网状MgNd消失,此时基本固溶完全。对固溶完全的合金进行390℃热挤压,其晶粒尺寸由铸态的200μm细化到10μm,同时形成沿挤压方向平行分布的析出相,其中块状为MgNd,棒状为Zn和Zr的化合物。挤压后的合金形成了稀土织构,其大小晶粒是由不同的再结晶机制形成的。对挤压板进行200℃的时效处理,在6h平均抗拉强度达到最高283.4MPa,此时延伸率19.1%。时效过程中晶粒、织构和挤压组织中原有的第二相不发生改变,但通过TEM发现了纳米级析出相的产生并揭示了稀土元素的时效强化机制。对挤压板进行搅拌摩擦焊,宏观上焊缝接头呈碗状,且不同区域的晶粒和第二相分布不同。通过TEM分析了焊核区的纳米级析出相,为沿Mg基体{1(?)00}柱面择优析出的片状MgNd。拉伸力学性能显示,最优参数为转速1200rpm,焊速60mm/min。对最优参数接头进行200℃时效6h处理后达平均屈服强度158.4MPa,抗拉强度281.0MPa,延伸率13.7%,相当于母材强度的99%。搅拌摩擦焊会使搅拌区形成较强的织构,晶粒的c轴与搅拌针的侧面垂直,这种织构会对拉伸过程的变形和硬度的分布产生影响。根据实际制筒中弯曲后时效或弯曲前时效两种情况,对未时效和200℃时效6h的挤压板进行室温弯曲成形。结果表明,时效后挤压板的弯曲内角由127°增大到150°,纳米级析出相会促进弯曲过程中拉伸孪生的形成,但抑制其长大。根据实际焊缝在筒形件内侧或外侧两种情况,对最优参数焊板进行正反两种弯曲成形。宏观上均呈现塑性变形不均匀性,这是由于正反弯曲时搅拌区中心和两侧变形机制的不同。在上述研究的基础上,依托板材的制备、弯曲和搅拌摩擦焊接,最终成形了ZM6镁合金大型薄壁圆筒件。

关键词： AZ31镁合金   粘塑性自洽模型   变形机制   织构演化   微观组织  

摘要： 镁合金作为最轻的金属结构材料之一,因其高比强度和可回收性等特点,在军事、航天航空等工业领域有着非常广阔的发展前景,被广大研究人员誉为21世纪资源与环境可持续发展的绿色材料。镁合金独特的密排六方晶体结构,通常导致其基面织构较强,延展性和成形性较差,镁合金材料的再次发展受到了极大的限制。成形条件是影响镁合金微观织构的主要原因,其与加载方式决定了镁合金塑性变形过程中的变形机制开启量,而微观变形机制又对织构演变有一定的影响。因此,研究镁合金塑性变形过程中的变形机制、力学性能、孪生变体及织构演化规律,对强化或改善其力学性能、提高成形工艺性能具有极大的潜力和广阔的应用前景。采用仿真计算机模拟方法科学性预测材料各项性能,已成为目前研究的重点。粘塑性自洽(VPSC)模型同时考虑了滑移、孪生系以及材料的各向异性,已成功应用于多晶体材料大变形行为的研究中。基于此,本文通过借助VPSC模型实现镁合金在不同变形条件下的力学性能模拟,实时预测镁合金在变形过程中变形机制开启量及织构演化规律。结合实验与模拟结果,从微观变形机制的角度研究强基面织构AZ31镁合金的塑性变形行为。通过三向拉压实验,获得AZ31镁合金的真实应力应变曲线,通过修正的VPSC模型对应力应变曲线进行拟合,得到适用于镁合金塑性变形行为的硬化参数。通过对二次变形机制(棱柱面滑移,锥面滑移和{10(?)1}压缩孪生)在镁合金塑性变形过程的作用进行数值研究,发现棱柱面滑移,锥面滑移和{10(?)1}压缩孪生二次变形机制对镁合金塑性变形过程中的宏观应力和微观织构具有一定的影响。因此,为了更准确的模拟预测镁合金的塑性变形过程,把二次变形机制嵌入了VPSC模型中。基于所建立的VPSC模型,模拟预测镁合金在室温三向拉伸和压缩塑性变形过程中的变形机制开启量和织构演化规律。发现初始织构的明显差异通过影响变形机制的开启量导致不同变形行为明显的各向异性;初始织构通过影响变形机制的优先级在织构演化中发挥了重要作用;显微组织结果表明,不同初始织构试样之间的显微组织差异很大在于{10(?)2}拉伸孪生的数量和形态,这主要归因于初始织构的明显差异。并通过电子背散射衍射(EBSD)技术验证了其正确性和合理性。采用EBSD技术和施密特因子计算方法,对三向压缩变形条件下AZ31镁合金变形过程中的{10(?)2}孪生变体现象进行研究。并对轧制条件下的等效Schmid因子的算法进行改进,建立沿45°方向加载下的Schmid因子算法。结合显微组织表征发现,{10(?)2}拉伸孪生变体选择机制遵循Schmid规律且同时受应变相容性的影响。

关键词： WE43镁合金   热处理   高速冲击压缩   孪晶  

摘要： 由于镁合金的轻质、比强度高等特点,在汽车、飞行器、医疗等领域广泛应用。挤压态镁合金由于加工后织构的存在,使其在后续的变形过程中会出现明显的拉压不对称性和各向异性现象。热处理是改善镁合金组织,提高力学性能的有效手段。本文为了研究挤压态镁合金的动态力学性能及T4、T5、T6处理对动态力学性能的影响,以WE43镁合金挤压棒材为研究对象,使用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)研究了WE43镁合金ED方向与ERD方向试样在高速冲击时动态力学性能的变化规律;通过XRD物相分析来确认WE43镁合金的物相组成;采用金相显微镜及扫描电镜观察了试样动态压缩之后的显微组织,使用扫描电子显微镜观察断裂试样断口形貌;试样固溶处理工艺为:加热温度为525℃,保温时间为8h,时效处理工艺为:加热温度为250℃,保温时间为16h;高速变形的应变速率控制在1200s900s,变形温度为室温。通过分析实验结果可以看出,在室温条件下,挤压态、T5态镁合金动态压缩变形存在明显的各向异性,且ED方向试样的动态压缩性能优于ERD方向。其各向异性现象在T4、T6态WE43镁合金室温动态压缩变形过程中表现得并不明显。在挤压态、T4、T5、T6态这四种试样状态中,T5态ED方向试样具有最好的动态压缩性能。WE43镁合金动态压缩后试样的金相组织中有大量孪晶,且孪晶分布不均匀,表明在动态压缩变形过程中发生了孪生变形,变形不均匀;应变速率较高时,观察到细小的再结晶组织和微裂纹。T4态试样金相组织中观察到绝热剪切带,裂纹于绝热剪切带内形成,在剪切带附近发生动态再结晶。WE43镁合金动态压缩后试样断口为脆性的解理断裂,断口中观察到类似“轮胎压痕”的鱼鳞状花样;在T4试样微观断口中,还观察到鱼鳞花样有撕裂、熔化特征。

关键词： 生物镁合金   合金设计   相图   热力学  

摘要： 骨科康复治疗一直是医学临床亟待突破的难点和重大挑战,寻求合适的骨科植入材料能有效缓解骨科康复治疗的压力。具有良好力学性能和生物相容性的可降解镁合金,因其腐蚀速率过快、腐蚀不均匀等缺点被限制在骨科领域的应用。非晶态镁合金优异的抗腐蚀性能可以很好地缓解镁合金腐蚀速率过快的问题,但目前可获取的非晶合金尺寸尚不能满足医学植入构件大小的需求。因此,将镁合金作为基体与非晶态镁合金外层相结合有望制备出一种新型医用材料,在骨骼愈合前期能保证结构完整性,骨骼愈合后期能快速降解。本工作以具有临床应用潜力的镁合金和非晶态镁合金为主要研究对象,开展用于骨固定的可降解镁合金和非晶态镁合金的设计、制备及表征工作。通过实验制备与表征测定相平衡关系和热力学数据,并根据文献评估结果和实验数据采用CALPHAD相图计算技术构建Mg-Zn-Ag-Cu-Sr-Ca-RE医用可吸收多元镁基热力学数据库。运用构建的多元镁合金数据库进行合金成分设计,解析合金元素、成分等因素与镁合金性能和非晶态镁合金形成能力的关系,最终进行力学和生物性能测试。本工作通过文献调研和实验测定相平衡的方法,利用CALPHAD技术,构建Mg-Zn-Ag-Cu-Sr-Ca-RE多元系中关键二、三元体系相平衡热力学数据库。本工作严格评估和优化Ag-X（X=Mn,Y,Sr）、Cu-Ca二元体系和Mg-Cu-Ca三元体系相图和热力学数据库,进一步为多元可吸收医用镁合金的设计和制备提供数据库支撑。本工作测定了Mg-Cu-Ca、Mg-Cu-Sr、Mg-Ag-Cu,Mg-Ag-Ca和Mg-Nd-Sr五个关键的镁基三元体系在300,350或400℃的等温截面相平衡及Mg-Cu-Ca三元体系在70 at.%Mg和15 at.%Ca的纵截面,并发现诸多尚未被报道的三元化合物,为后续研究中设计镁合金和非晶态镁合金提供了理论依据。本工作利用已构建的热力学数据库,针对Mg-Zn-Ag和Mg-Zn-Sr三元体系开展非晶态合金成分设计、制备及表征,成功地制备出Mg-Zn-Sr和Mg-Zn-Ag三元非晶态镁合金。本工作对Mg-Zn-Ag系非晶态镁合金开展了腐蚀性能,细胞毒性实验,成功地筛选出具有医用前景的Mg-Zn-Ag三元非晶态合金组分。本工作中所取得的研究成果将对设计开发满足骨康复临床应用要求、性能优异的镁基多元晶态和非晶态合金产品提供基础理论和技术支持。

关键词： AZ91D magnesium alloy   coating   corrosion   resistance   neodymium nitrate   silane  

摘要： Magnesium alloys have found widespread application as engineering and functional materials in automobile, aerospace, electronics, and biomedical industries. However, these alloys are susceptible to corrosion, and the development of new anticorrosion coatings on Mg alloys surface is urgently needed. In this work, pristine and doped double-layer silane coatings were applied to the AZ91D Mg alloy surface in order to improve its corrosion resistance properties in a 3.5% NaCl solution. The doped silane coatings consisted of KH-550 as the bottom layer and Nd(NO3)3-doped bis-(gamma-triethoxysilylpropyl)-tetrasulfide (BTESPT) as the top layer. The effect of Nd(NO3)(3) concentration on the corrosion inhibition properties of silane coatings was studied, and the highest corrosion resistance was achieved when the Nd(NO3)(3) concentration was 5 x 10(-3) mol/L. Compared to the pristine coating, the doped coating had enhanced hydrophobicity with a water contact angle of 108 degrees and, to the best of our knowledge, one of the lowest corrosion current densities (1.51 x 10(-2) mu A/cm(2)) reported to date for treated AZ91D. These significant improvements were attributed to the presence of the Si-O-Nd network in the doped coating, leading to the uniform and homogeneous nature and excellent anticorrosion properties of Nd-doped silane coating.