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Nd,Zn微量元素在Mg-Zn-Y-Nd血管合金支架中组织学特性和改性的变化
背景:随着材料学的不断发展,镁合金血管支架材料在心血管疾病中广泛运用,但是传统合金材料难以满足血管支架要求,因此采取有效措施完成支架表面改性,提高血管支架的组织、力学性能具有深远的意义.目的:观察血管支架在快速凝固Mg-Zn-Y-Nd合金中的组织学及表面改性情况.方法:选择具备良好力学性能、耐腐蚀性能的低锌系Mg-2Zn-0.2Y合金为基本材料,向材料中加入Nd,Zn元素完成合金支架的细化;经过对支架的挤压细化组织性能完成支架表面改性,提高合金材料的综合性能,获得血管支架用新型镁合金并完成支架表面改性.通过金相显微组织、扫描电镜能谱及射线衍射分析实验了解制备支架的组织性能;通过硬度、拉伸实验了解支架的力学性能.结果与结论:①金相显微镜组织观察结果显示:当不加入Y时,镁合金支架第2相为杆状,存在少许颗粒嵌入在基体中;当向镁合金支架中混入0.5%Y元素时,支架第2相中杆状物明显减少,以颗粒状为主,且均匀分布在机体中;加入1.0%的Y时,第2相数增加,晶粒中可见大量枝晶,第2相存在不连续杆状物;加入1.5%的Y时,合金组织中的大枝晶与局枝晶混合,第2相为杆状.②射线衍射分析实验结果表面:Mn-Zn-0.5Nd合金与Mn-Zn-1.0Nd合金中均含有相同的相(Mg4Zn7和(Nd,Y)2Zn17相).当Nd浓度提高为1%时,合金中出现新的MgZn2相;③镁合金改性材料SEM及EDS实验结果显示:镁合金改性后第2相中含有Zn元素、Nd及Y元素,并且Nd元素、Y元素含量和与Zn含量较接近.EDS分析可知:加入Zr元素后层片状第2相中Zn元素水平明显下降,Y元素、Nd元素含量提高,能获得更加稳定的性能;④显微硬度实验结果显示:随着镁合金含量的不断增加,合金显微硬度值不断增加;⑤拉伸实验结果显示:Mg-Zn-Y-0.5Nd-Zr支架的抗拉强度、屈服强度,显著高于Mg-Zn-Y-0.5Nd,Mg-Zn-Y-1.0Nd,Mg-Zn-Y-1.0Nd-Zr(P<0.05);Mg-Zn-Y-0.5Nd-Zr,Mg-Zn-Y-1.0Nd-Zr伸长率,高于Mg-Zn-Y-0.5Nd,Mg-Zn-Y-1.0Nd(P<0.05).⑥结果说明:选择低锌系Mg-2Zn-0.2Y合金为核心材料,向材料中分别加入Nd,Zn等微量元素,完成材料的改性,并且经过对支架的挤压细化组织性能完成支架表面改性,改性后材料具有优良的性能.
