發(fā)布時(shí)間：2020-11-18 17:18

　　 可降解鎂合金血管支架植入人體后,在血管壁周期性收縮壓和舒張壓的脈動(dòng)載荷作用下以及37℃體溫的長(zhǎng)期影響下,會(huì)出現(xiàn)力學(xué)性能下降、疲勞失效等,造成支架變形、塌陷、移位甚至斷裂;此外支架在發(fā)揮支撐作用的同時(shí)伴隨著血液中離子的腐蝕,在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用下,其腐蝕降解行為復(fù)雜,力學(xué)性能更是嚴(yán)重衰減。因此,研究合金及支架的應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞行為是十分必要的,將為可降解鎂合金支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及臨床應(yīng)用提供理論依據(jù)。本文采用慢應(yīng)變速率拉伸試驗(yàn)和腐蝕疲勞試驗(yàn),研究了Mg-Zn-Y-Nd合金在動(dòng)態(tài)循環(huán)模擬體液環(huán)境中的應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞性能。為研究材料在溶液中的腐蝕行為對(duì)腐蝕疲勞試驗(yàn)的影響,自主設(shè)計(jì)包含動(dòng)態(tài)析氫與失重在內(nèi)的動(dòng)態(tài)腐蝕裝置,使用往復(fù)擠壓工藝制備晶粒細(xì)小均勻、第二相也分布均勻的往復(fù)擠壓態(tài)合金,并對(duì)其進(jìn)行動(dòng)靜態(tài)腐蝕實(shí)驗(yàn)及特定應(yīng)力下的腐蝕疲勞試驗(yàn)。在Mg-Zn-Y-Nd合金慢應(yīng)變速率拉伸的試驗(yàn)過程中,以10~(-6)s~(-1)的應(yīng)變速率為主研究Mg-Zn-Y-Nd合金的應(yīng)力腐蝕敏感性。并結(jié)合應(yīng)變速率為10~(-5)s~(-1)和10~(-7) s~(-1)的試驗(yàn)結(jié)果及應(yīng)力腐蝕斷口形貌,得到該合金具有較高的應(yīng)力腐蝕敏感性,且應(yīng)力腐蝕開裂屬于陽(yáng)極溶解與氫致開裂共同作用。在腐蝕疲勞試驗(yàn)中,選擇合適的試驗(yàn)參數(shù),構(gòu)建動(dòng)態(tài)循環(huán)腐蝕疲勞環(huán)境,獲得合金的疲勞與腐蝕疲勞S-N壽命曲線。試驗(yàn)結(jié)果顯示Mg-Zn-Y-Nd合金在空氣中的疲勞極限為65MPa,而在SBF溶液中不存在疲勞極限。而斷口形貌分析發(fā)現(xiàn),在空氣中的疲勞初始裂紋源數(shù)目一般表現(xiàn)為單個(gè),且大部分由缺陷和滑移形成初始裂紋源;但是在SBF溶液中的腐蝕疲勞試樣往往存在多個(gè)裂紋源,并且其裂紋源是由應(yīng)力腐蝕或鎂合金的氫脆導(dǎo)致的。在動(dòng)靜態(tài)腐蝕實(shí)驗(yàn)中,對(duì)比了往復(fù)擠壓態(tài)與擠壓態(tài)合金在靜態(tài)腐蝕與動(dòng)態(tài)腐蝕實(shí)驗(yàn)中的腐蝕速率與腐蝕形貌差異,分析了兩種合金的腐蝕過程。結(jié)果顯示動(dòng)靜態(tài)環(huán)境對(duì)材料的腐蝕行為具有較大的影響。在靜態(tài)腐蝕環(huán)境中,往復(fù)擠壓態(tài)合金較擠壓態(tài)合金腐蝕速率低,腐蝕形貌也較之均勻,屬于均勻降解。在動(dòng)態(tài)腐蝕環(huán)境中,往復(fù)擠壓態(tài)合金的腐蝕形貌仍比較均勻,但其擁有較高的腐蝕腐蝕速率;而擠壓態(tài)合金在動(dòng)態(tài)環(huán)境中腐蝕速率下降,腐蝕形貌也有了較大改善。兩種腐蝕行為不同的擠壓態(tài)合金特定應(yīng)力下的腐蝕疲勞試驗(yàn)結(jié)果顯示,擁有較高腐蝕速率的往復(fù)擠壓態(tài)合金的腐蝕疲勞壽命反而略長(zhǎng),但裂紋源的形成發(fā)生變化,微小的點(diǎn)蝕坑成為其初始疲勞裂紋源。即材料的腐蝕速率對(duì)材料的腐蝕疲勞壽命幾乎不產(chǎn)生影響,而腐蝕方式則影響材料腐蝕裂紋源的形成方式�？傊�,材料的腐蝕、應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞性能關(guān)系到鎂合金血管支架的臨床安全性。通過對(duì)這些性能的了解,有助于預(yù)防和改進(jìn)鎂合金血管支架的性能。
【學(xué)位單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TG146.22;R318.08;TG174.4
【部分圖文】：

荷控制精度為滿量程的±０．００５％，位移控制精度為全行程的±０．５％。采用ＭＴＳ設(shè)??備配備的生物液體環(huán)境箱及液體循環(huán)體系進(jìn)行應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，環(huán)境箱與夾頭如??圖２．２所示。為避免試樣與夾頭接觸處的電化學(xué)反應(yīng)，使用進(jìn)口膠將夾頭與試樣??圖２．１?ＭＴＳ液壓模擬生物測(cè)試系統(tǒng)??ＨＪＷＩＩ�。�??｜｜??圖２．２應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的環(huán)境箱與夾頭??隔絕。實(shí)驗(yàn)溫度維持在３７±２°Ｃ，循環(huán)液體為１８Ｌ模擬體液，每２４ｈ更換一次液??體。在實(shí)驗(yàn)過程中，以恒定的速率拉伸，村料的慢應(yīng)變速率與橫梁移動(dòng)速率之間??存在如下?lián)Q算關(guān)系：??ｖ?＝?Ｌ〇?Ｘ?￡?（２．１）??１５??

荷控制精度為滿量程的±０．００５％，位移控制精度為全行程的±０．５％。采用ＭＴＳ設(shè)??備配備的生物液體環(huán)境箱及液體循環(huán)體系進(jìn)行應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，環(huán)境箱與夾頭如??圖２．２所示。為避免試樣與夾頭接觸處的電化學(xué)反應(yīng)，使用進(jìn)口膠將夾頭與試樣??圖２．１?ＭＴＳ液壓模擬生物測(cè)試系統(tǒng)??ＨＪＷＩＩ！：??｜｜??圖２．２應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的環(huán)境箱與夾頭??隔絕。實(shí)驗(yàn)溫度維持在３７±２°Ｃ，循環(huán)液體為１８Ｌ模擬體液，每２４ｈ更換一次液??體。在實(shí)驗(yàn)過程中，以恒定的速率拉伸，村料的慢應(yīng)變速率與橫梁移動(dòng)速率之間??存在如下?lián)Q算關(guān)系：??ｖ?＝?Ｌ〇?Ｘ?￡?（２．１）??１５??

反復(fù)的摩擦通常較為光亮。裂紋擴(kuò)展區(qū)是疲勞斷口的重要特征區(qū)，通常具有明顯??的疲勞輝紋。最后斷裂區(qū)是試樣有效尺寸減少到一定值時(shí)，局部應(yīng)力過大導(dǎo)致斷??裂形成的，一般沿軸向力４５°方向。試驗(yàn)采用圖２．４所示的實(shí)驗(yàn)裝置，試樣斷裂??后，立即將試樣從溶液中取出，避免溶液對(duì)斷口的再次腐蝕。去腐蝕產(chǎn)物，酒精??１８??
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