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溶液中的离子浓度对纯镁降解行为的影响

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摘要

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 医用镁合金的发展现状

1.3 镁合金的降解行为研究

1.3.1 镁合金的降解机理

1.3.2 镁合金降解行为的研究现状

1.4 应力对镁合金降解行为的影响

1.4.1 应力作用下镁合金的降解

1.4.2 应力对镁合金降解影响的特征

1.4.3 影响镁合金应力腐蚀的因素

1.5 镁合金腐蚀行为的研究方法

1.5.1 镁合金腐蚀行为的阴极研究方法

1.5.2 镁合金腐蚀行为的电化学研究方法

1.6 研究目的与研究内容

1.6.1 研究目的

1.6.2 研究内容

第二章 实验材料与方法

2.1 实验材料

2.2 化学试剂及仪器

2.3 实验方法及设备

2.3.1 微观组织结构表征

2.3.2 析氢实验

2.3.3 电化学实验

第三章 溶液氯离子浓度和应力对纯镁降解行为的影响

3.1 模拟体液和硝酸溶液中纯镁的降解行为

3.1.1 应力腐蚀析氢实验

3.1.2 应力对纯镁电化学行为的影响

3.2 溶液中氯离子浓度对纯镁降解行为的影响

3.2.1 应力腐蚀析氢实验

3.2.2 氯离子浓度和应力对纯镁电化学行为的影响

3.2.3 不同氯离子浓度溶液中纯镁的腐蚀形貌

3.3 本章小结

第四章 葡萄糖及溶液pH值对纯镁降解行为的影响

4.1 葡萄糖对纯镁降解行为的影响

4.1.1 应力腐蚀析氢实验

4.1.2 葡萄糖对纯镁表面腐蚀形貌的影响

4.1.3 应力对纯镁电化学行为的影响

4.2 溶液pH值对纯镁降解行为

4.2.1 应力腐蚀析氢实验

4.2.2 纯镁表面腐蚀形貌

4.2.3 应力对纯镁电化学行为的影响

4.3 本章小结

第五章 应力形式对纯镁降解行为的影响

5.1 应力形式对纯镁腐蚀形貌的影响

5.2 应力形式对纯镁电化学行为的影响

5.3 本章小结

第六章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文和取得的学术成果

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摘要

镁合金具有生物可降解吸收性、优良的力学性能及生物相容性,但过快的腐蚀速度也制约了其临床医学应用。因此,深入了解医用镁合金在生理环境中的降解行为,对镁合金的临床应用尤为重要。本论文通过自制的应力腐蚀实验平台,结合电化学分析、微观形貌观察、析氢实验等测试方法,系统地揭示了溶液中氯离子浓度、溶液pH值、葡萄糖及其与应力的耦合作用对纯镁降解行为的影响,研究发现:
  模拟体液中氯离子浓度的提高或葡萄糖的添加,可加快纯镁的腐蚀析氢速率,而升高溶液的pH值,则作用相反。同时,在不同溶液中,纯镁的腐蚀析氢速率随着应力的增大而加快。在硝酸溶液中,纯镁的腐蚀电流密度随着应力的增大而增大。在含一定氯离子浓度(0.5mol/L和1mol/L)的溶液中,随着应力的增大,纯镁的极化电阻值下降,腐蚀电流密度增大,且氯离子浓度为1mol/L时,更显著。而在pH值为8.0和添加了葡萄糖的模拟溶液中,纯镁的电化学腐蚀行为受到应力影响的规律不明显,可能与镁表面生成的钝化膜有关。
  随着溶液中氯离子浓度的提高,纯镁表面河流样腐蚀形貌不断加剧,当溶液氯离子浓度超过0.5mol/L时,氯离子对纯镁表面点蚀作用加剧,腐蚀表面呈蜂窝状。在添加了0.9g/L葡萄糖的模拟溶液中,镁基体表面有轻微点蚀凹坑。pH值为8.0的模拟溶液会促进纯镁表面钝化膜的生成,点蚀作用不明显。
  应力形式对纯镁腐蚀行为有影响,表现为拉应力作用下镁表面腐蚀坑比压应力的更深,且两种应力形式下镁表面均有点蚀存在,出现河流花样腐蚀形貌。在模拟体液中,随着应力腐蚀时间的延长,纯镁的阻抗谱在高频区出现半径逐渐增大的容抗弧,说明极化电阻值逐渐增大,且腐蚀初期,拉应力的极化电阻值大于压应力的。

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