生物医用挤压态Mg-Zn-Gd镁合金的组织与耐电化学腐蚀性能

doi:10.11902/1005.4537.2015.050

中国腐蚀与防护学报

2016, Vol. 36

Issue (3): 267-272 DOI: 10.11902/1005.4537.2015.050

研究报告

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生物医用挤压态Mg-Zn-Gd镁合金的组织与耐电化学腐蚀性能

冯晓伟^1,²,戚文军¹(

),黎小辉¹,李志成²

1. 广东省工业技术研究院 (广州有色金属研究院) 广州 510650
2. 中南大学材料科学与工程学院长沙 410083

Microstructure and Electrochemical Corrosion Properties of Biomedical Extruded Mg-Zn-Gd Alloys

Xiaowei FENG^1,²,Wenjun QI¹(

),Xiaohui LI¹,Zhicheng LI²

1. Guangzhou Research Institute of Nonferrous Metals, Guangzhou 510650, China
2. College of Materials Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083,China

全文: PDF(4050 KB) HTML

摘要:

通过光学显微镜 (OM) 和扫描电子显微镜 (SEM) 观察了Mg-xZn-yGd (x=1~3,y=0~3) 合金的挤压态组织及腐蚀形貌。结果表明：挤压态组织得到细化,平均晶粒尺寸从Mg-3Zn合金的 (30±3) μm降到Mg-3Zn-1Gd合金的 (10±2) μm,说明挤压过程发生了明显的动态再结晶,第二相沿挤压方向趋于带状分布。Mg-xZn-yGd合金的腐蚀以点蚀为主,在浸泡的时间段内,Mg-3Zn-2Gd合金的腐蚀速率最快,Mg-3Zn合金的腐蚀速率最低。经固溶处理后,Mg-3Zn-2Gd和Mg-3Zn-3Gd合金的腐蚀速率由原来的 (0.605±0.025) 和 (0.352±0.021) mg/(cm²h)分别降为 (0.085±0.010) 和 (0.167±0.020) mg/(cm²h)。随着Zn含量的增加,自腐蚀电流密度逐渐降低,高频区容抗半环逐渐增大;随着Gd含量的增加,自腐蚀电流密度逐渐先升高后降低,高频区容抗半环先降低后升高。Mg-3Zn合金的自腐蚀电流密度最小,为8.65×10^-3 (mA/cm²);而其Faraday电阻R_t最大,为3312 Ω。

关键词 ： Mg-Zn-Gd合金, 组织, 电化学, 腐蚀

Abstract：

The microstructure and corrosion morphology of extruded alloys Mg-xZn-yGd (x=1~3, y=0~3) were observed by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM). Results show that after extrusion the microstructure of the alloys is obviously refined and further refined by Gd addition, i.e. the average grain size decreases from (30±3) μm for Mg-3Zn to (10±2) μm for Mg-3Zn-3Gd. The dynamic recrystallization occurs during the extrusion, while the second phase particles tend to distribute as belts along the extrusion direction. Mg-xZn-yGd alloy is sensitive to pitting corrosion in the Hank's solution. Among others the corrosion of Mg-3Zn-2Gd is the fastest,while that of Mg-3Zn is the slowest. After solid solution treatment, the corrosion rate of Mg-3Zn-2Gd and Mg-3Zn-3Gd decreases from (0.605±0.025) and (0.352±0.021) mg/(cm²h) to (0.085±0.010) and (0.167±0.020) mg/(cm²h) respectively. With increasing Zn content the corrosion current density decreases and the high-frequency capacitance increases gradually; with the increase of Gd content, the corrosion current density and high-frequency capacitance of the alloys rise firstly and then reduce gradually. Mg-3Zn alloy exhibits aminimum corrosion current density (8.65×10^-3 mA/cm²)and a maximum Faraday resistance R_t (3312 Ω).

Key words： Mg-Zn-Gd alloy microstructure electrochemistry corrosion

收稿日期: 2015-04-10

基金资助:广东省中国科学院全面战略合作项目 (2011A090100004),广东省产学研重大项目 (2010A090200078) 和天河区科技攻关项目 (201406YG069) 资助

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引用本文:

冯晓伟,戚文军,黎小辉,李志成. 生物医用挤压态Mg-Zn-Gd镁合金的组织与耐电化学腐蚀性能[J]. 中国腐蚀与防护学报, 2016, 36(3): 267-272.
Xiaowei FENG, Wenjun QI, Xiaohui LI, Zhicheng LI. Microstructure and Electrochemical Corrosion Properties of Biomedical Extruded Mg-Zn-Gd Alloys. Journal of Chinese Society for Corrosion and protection, 2016, 36(3): 267-272.

链接本文:

https://www.jcscp.org/CN/10.11902/1005.4537.2015.050 或 https://www.jcscp.org/CN/Y2016/V36/I3/267

图1 挤压态Mg-xZn-yGd合金的金相图

图2 固溶处理后挤压态Mg-3Zn-yGd合金的金相图

图3 挤压态Mg-3Zn和Mg-3Zn-2Gd合金的XRD谱

图4 Mg-xZn-yGd合金在Hank's溶液中的平均腐蚀速率随时间变化曲线

图5 T4和T6处理态Mg-3Zn-yGd (y=2,3) 合金在Hank's溶液中浸泡72 h的平均腐蚀速率

图6 Mg-3Zn-2Gd合金浸泡3 d后腐蚀产物的XRD谱

图7 Mg-3Zn-yGd (y=0~2) 合金在Hank's模拟体液中浸泡3 d后的腐蚀形貌

图8 挤压态Mg-xZn-yGd合金在Hank's模拟体液中的极化曲线、阻抗谱及等效电路

表1 Mg-xZn-yGd合金极化曲线拟合结果

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