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镁合金具有与人体骨密度相近、与人体骨骼弹性模量相当等诸多优良的力学性能。镁、锌、钙元素可促进人体骨骼生长,调节肌肉和神经活动,是人体不可或缺的微量元素,因而Mg-Zn-Ca合金作为医用生物可降解材料和人体植入材料越来越受到国内外的广泛关注,在生物腐蚀降解材料领域镁合金将有着广泛的应用前景。 本研究以金属镁作为溶剂,以锌和钙作为溶质,采用熔剂保护法炼制了Ca含量分别为1%、2%和3%的Mg-6Zn-xCa合金以及Zn含量分别为4%、6%和8%的Mg-xZn-1Ca合金。以炼制的镁合金为腐蚀材料,以模拟人体体液(Hank’s模拟体液)为腐蚀介质,在恒温(37℃)条件下进行了为期0-32天的腐蚀浸泡实验;采用了宏观腐蚀形貌观察、SEM形貌观察、EDS能谱分析、XRD分析、腐蚀率的测定以及电化学分析(电化学阻抗谱和极化曲线的测试)等方法,分别研究了不同的Ca含量和不同的Zn含量对Mg-Zn-Ca合金组织和腐蚀性能的影响。 SEM、EDS和XRD的实验结果表明:随着Ca含量和Zn含量的增多,Mg-6Zn-xCa合金和Mg-xZn-1Ca合金的组织分别得到了明显的细化;在Mg-6Zn-xCa合金显微组织中,除α固溶体外还存在着MgZn相和Mg2Ca相,在Mg-xZn-1Ca合金组织中,除α固溶体外还存在着MgZn、Mg2Ca和MgZn2相。 浸泡腐蚀实验的腐蚀率测定结果表明:Mg-6Zn-3Ca合金腐蚀最为严重,随着Zn含量的增加,Mg-xZn-1Ca(x=1、2、3)合金的腐蚀程度加剧;电化学测试结果显示:在Mg-6Zn-xCa(x=1、2、3)合金体系中,Mg-6Zn-1Ca合金自腐蚀电位(Ecorr)最高,极化电阻最大且极化电流密度最小,说明Mg-6Zn-1Ca合金表现出了良好的抗腐蚀性能;在Mg-xZn-1Ca(x=4、6、8)合金体系中,Mg-4Zn-1Ca合金的自腐蚀电位最高,电化学阻抗谱的容抗弧最大且极化电流密度最小,说明Mg-4Zn-1Ca合金的抗腐蚀性能最佳。