● 摘要
镁合金作为可降解生物材料已经获得广泛的关注，其具有的与人体骨骼相似的性能，使其在生物材料中具有巨大的临床应用潜力。镁合金相比Ti合金和316L不锈钢，可以最大程度上缓解应力遮挡效应。镁合金在体内可降解是其生物医用的优势，但它在体内生物环境下的腐蚀速率过快，这严重限制了它的广泛应用。
针对镁合金在体内降解过快，腐蚀速率较高的缺点。本课题主要研究了冷却速率 (晶粒尺寸) 对快速凝固新型Mg-13Li-X合金力学性能及腐蚀性能的影响，并将这种影响进行定性和半定量的表征。最终实现通过对各种参数的探索，制备具有综合优异力学性能和抗腐蚀性能的新型镁合金生物材料，实现对RSP Mg-13Li-X合金腐蚀寿命和腐蚀速率的可控，以及对腐蚀行为的预测。
本课题所研究的合金在SF6保护气氛下的石墨坩埚中熔炼制备，将融化的合金液浇铸到自行设计制作的铜模中，得到直径分别为3mm、4mm和6mm的三种尺寸的棒状试样。对3种不同冷速的试样，进行金相观察、显微硬度、XRD、SEM、EDS等实验。同时，实验通过电化学技术研究了凝固速率和腐蚀时间对浸泡在37ºC Hank’s 生理平衡盐溶液中试样的腐蚀性能。
结果表明RSP Mg-13Li-X合金主要由β相结构组成。由于快速凝固加工工艺 (RSP) 的影响，Mg-13Li-X合金试样的晶粒被明显细化，RSP Mg-13Li-X合金试样M3、M4和M6的平均晶粒尺寸分别为：4.2μm、8.2μm和12.7；然而常规铸态Mg-13Li-X合金试样的平均晶粒尺寸约为150μm。
电化学极化曲线和电化学阻抗谱表明，经过Hank’s生理平衡盐溶液浸泡后，冷却速率最快的M3试样的极化曲线腐蚀电位Ecorr正向最大 (-1.354V)，且腐蚀电流Icorr最小 (5.830×10-7A·cm-2)。快速凝固加工工艺 (RSP) 显著地降低了镁锂合金的腐蚀速率，且凝固速率越快，抗腐蚀性能越好。
腐蚀产物的XRD分析表明，其主要成分为Mg(OH)2、MgO和钙镁磷酸盐类物质，这说明快速凝固Mg-13Li-X合金具有较好的生物相容性。腐蚀后去除表面腐蚀产物的SEM照片表明，快速凝固Mg-13Li-X合金的腐蚀机理为片层状腐蚀，而不是点蚀。
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