摘要
镁及镁合金具有良好的生物安全性、可降解性和无毒性，因此，近年来受到介入医疗领域的广泛关注，本课题组前期研究发现Mg-5Gd-4Y-0.5Zn-0.5Zr（wt%）合金在生物植入材料方面具有很好的应用潜力。为了进一步揭示该合金工艺与组织、性能之间的关系，本文对挤压态合金进行“固溶+时效”热处理，探索了不同工艺状态下合金中微观组织和力学性能的变化，并探究了该合金的在最佳综合力学性能状态下的体外仿生腐蚀行为。 铸态下Mg-5Gd-4Y-0.5Zn-0.5Zr合金中晶界处网状第二相主要为Mg24Y5。在450℃进行不同面积挤压比(25、79、178)挤压过程中，合金发生动态再结晶，晶粒尺寸随挤压比的增大而减小，并且形成了基面织构，但织构强度随挤压比增大而逐渐减弱；单轴拉伸结果显示，随晶粒尺寸的减小和择尤取向的弱化，在挤压比为178(φ6mm)时合金具有最佳的综合力学性能，抗拉强度和屈服强度分别达到350MPa和297MPa，而应变达到38%。 根据相图软件Pandat计算和热分析测试结果确定了合金的三个固溶处理温度450、510和550℃，时效温度为200℃。拉伸性能显示在450℃固溶下，合金的强度与塑性较挤压状态得到进一步提升，通过XRD和TEM表征及分析证明合金中主要第二相为14H-LPSO、Mg3(Gd,Y)、Zn2Zr3和α-Zr，其中，14H-LPSO、Zn2Zr3与基体具有共格关系；经T6(450℃+200℃)处理后晶界有Mg70Y15Zn15、MgYZn相，但由于片层状的LPSO相体积分数减少，强度和塑性均在T4的基础上有所降低。 选择T4(450、510和550℃)和挤压状态下的合金在仿生溶液SBF中进行电化学和浸泡腐蚀试验。电化学结果显示各状态下腐蚀电流密度icorr均在10-4A·cm-2的数量级，而经T4处理后，合金的icorr比挤压态降低了2~7倍；挤压态合金平均的浸泡腐蚀速率为9.60mm/y，550℃固溶后为6.20mm/y，浸泡前期T4(450、510和550℃)和挤压态晶粒的差异，试样早期表层形成腐蚀产物薄，出现的裂纹密度大，对Cl-破坏基体的抑制作用小，腐蚀速率较快；随腐蚀产物的产生及沉积，浸泡后期抑制了合金的腐蚀，挤压态合金的腐蚀主要受晶粒尺寸和晶格畸变影响，而固溶态合金则受第二相的控制。XRD及XPS结果分析显示腐蚀产物主要为羟基磷灰石(HA)、(Mg,Ca)CO3和Mg(OH)2。结合力学性能和仿生腐蚀性能，在挤压比为79的合金450℃固溶处理后，能达到最好的综合性能。
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