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稀土元素对合金材料的力学性能和腐蚀性能影响

合金材料的力学性能和腐蚀性能可以由合金的结构和化学成分来调节。相对于晶体玻璃,镁基金属玻璃由于其单相结构,可能更耐腐蚀,这可能导致更均匀的合金腐蚀。一个证明非晶态材料在物理流体中比具有相同化学成分的晶体材料具有更高的耐蚀性的例子。稀土元素(REE)的加入是为了提高力学性能和抗高温蠕变性能[35,36]。钆(Gd)和钇(Y)在沉淀硬化过程中提高了强度性能。钕(Nd)可以提高室温和高温下的抗拉强度。在轧制和挤压半成品中,钇和锶(Sr)降低了织构,从而降低了各向异性。

电热合金

添加了Mg-Y、Mg-Gd[37]和Mg-Nd等稀土元素的镁合金已被设计用于生物材料。ZW21和WZ21合金(添加了Y和Zn)表现出良好的力学性能和腐蚀性能。例如,它们具有延展性(可达20%延伸率),抗拉强度≈270mpa。合金如AE21和WE43用于支架。贵金属作为镁和钙合金的添加剂,关于Au和Pt添加对镁合金降解速率和力学性能的影响的信息。在镁合金中添加银有几种来源。

电热合金

在Mg-Cu-Y (-Ag, -Pd, -Gd), Mg-Ni-Y (-Nd), Mg-Cu-Gd (-Zn, -Y), Mg-Zn-Ca等相体系中制备了非晶态结构的镁合金,如块状非晶金属(如棒状、板状)。此外,还对不含稀土元素的mg基金属玻璃进行了研究。[44]律获得了基于Mg-Cu-Ca、Mg-Ag-Ca、Mg-Cu-Ag-Ca合金体系的大块非晶金属。然而,对于植入应用来说,镁合金应该具有生物相容的化学成分。因此,基于Mg-Zn-Ca相体系的合金最常被认为是可吸收骨科植入物的新型生物材料。2005年Gu等首先在Mg-Ca-Zn体系中获得大块金属玻璃,该体系具有良好的强度性能和高的玻璃化转变能力。


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