唐 煒, 雷 霆, 李年豐,

(1. 中南大學(xué) 粉末冶金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410083；2. 中南大學(xué) 湘雅醫(yī)院，長(zhǎng)沙 410008)

MgO/Mg生物復(fù)合材料的制備及其腐蝕行為

唐 煒1, 雷 霆1, 李年豐1,2

(1. 中南大學(xué) 粉末冶金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410083；2. 中南大學(xué) 湘雅醫(yī)院，長(zhǎng)沙 410008)

采用粉末冶金和熱壓燒結(jié)的方法制備以 MgO陶瓷粉末(質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為 5%、10%和 20%)為增強(qiáng)相的MgO/Mg鎂基生物復(fù)合材料, 并用XRD和SEM表征其顯微組織結(jié)構(gòu)。以純鎂金屬作為對(duì)照樣，分別采用失重腐蝕、動(dòng)電位極化掃描和電化學(xué)阻抗譜研究不同MgO含量的鎂基復(fù)合材料在模擬體液(簡(jiǎn)稱(chēng)SBF)中的腐蝕降解速率和腐蝕行為。結(jié)果表明：MgO/Mg鎂基復(fù)合材料與純鎂金屬具有相同的腐蝕機(jī)制，MgO在鎂基體中的均勻、連續(xù)分布，可以提高鎂基復(fù)合材料整體的耐腐蝕性能，其耐蝕性隨著 MgO含量的增加而改善，20%MgO/Mg復(fù)合材料表現(xiàn)出最好的耐腐蝕性能。

鎂基金屬?gòu)?fù)合材料；粉末冶金；耐蝕性；極化曲線(xiàn)；電化學(xué)阻抗譜

鎂及鎂合金具有密度低、比強(qiáng)度高、可加工性強(qiáng)和綜合力學(xué)性能與動(dòng)物骨骼相近等特點(diǎn)[1]。同時(shí)，鎂是人體必需的宏量元素(每天攝入量為420 mg)，是人身體內(nèi) 350多種酶和人體骨骼的重要組成成分[2]。因此，鎂及其相關(guān)材料很有希望成為未來(lái)的骨骼組織的替代材料和膽管支架材料，有極大的商業(yè)前景。

然而，鎂金屬非?；顫?-2.37 V，vs SHE)[3]，在人體內(nèi)過(guò)快的腐蝕速率會(huì)導(dǎo)致其作為生物支架材料在服役期間的力學(xué)性能過(guò)早地失效；同時(shí)，臨床發(fā)現(xiàn)鎂合金因腐蝕過(guò)快而產(chǎn)生的大量氫氣引起手術(shù)皮下鼓泡[4]，貯存在皮下的氣泡能阻隔體液與一些組織的接觸[5]，不利于傷口的恢復(fù)。因此，腐蝕速度過(guò)快成為鎂合金生物材料商業(yè)應(yīng)用的發(fā)展瓶頸，改善和調(diào)控鎂合金材料的腐蝕速度，使其在有效服役期仍能夠保持力學(xué)性能的完整性，是鎂及鎂合金作為骨修復(fù)材料，特別是承重骨替代材料能否應(yīng)用于臨床的關(guān)鍵。

提高鎂合金耐蝕性能的常用方法很多，如降低合金中雜質(zhì)元素含量[6]、添加合金元素[7-9]、熱處理[10]、熱擠壓[11-12]以及表面處理[13-14]等。近年來(lái)，鎂基金屬?gòu)?fù)合材料(Magnesium-based metal matrix composites，Mg-based MMC)作為生物材料的應(yīng)用，表現(xiàn)出極大的潛力。WITTE等[15]等率先開(kāi)展了將羥基磷灰石(HA)作為增強(qiáng)相加入AZ91D鎂合金制備HA/Mg鎂基復(fù)合材料的研究，結(jié)果顯示該 HA-MMC鎂基復(fù)合物是一種滿(mǎn)足細(xì)胞相容性的生物材料，同時(shí)具有可以調(diào)控的力學(xué)和耐蝕性能。王海波等[16]和劉德寶等[17]也分別研究了 HA/Mg 生物復(fù)合材料的制備及其腐蝕特性，結(jié)果顯示通過(guò)調(diào)整HA的體積分?jǐn)?shù)可以調(diào)控復(fù)合材料的力學(xué)性能和腐蝕速率。

本文作者選用純鎂為基體，以氧化鎂(MgO)為增強(qiáng)相加入到鎂基體中，采用粉末冶金和熱壓燒結(jié)的方法, 精確控制MgO第二相的含量與分布，從材料的組織結(jié)構(gòu)上進(jìn)行有效調(diào)控，制備不同 MgO含量的鎂基復(fù)合材料。以模擬體液為腐蝕介質(zhì)，采用失重法和電化學(xué)手段研究 MgO的加入對(duì)鎂基體在模擬體液中腐蝕行為的影響，為開(kāi)發(fā)高強(qiáng)度、低模量、良好生物相容性的鎂基金屬?gòu)?fù)合材料(MMC)，拓展其在生物材料領(lǐng)域的應(yīng)用提供初步的科學(xué)依據(jù)和理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 鎂基金屬?gòu)?fù)合材料(Mg-based MMC)的制備

用行星式球磨機(jī)將純鎂粉(純度 99.5%)按一定的球磨工藝球磨，篩選出粒徑小于50 μm的鎂粉。往篩選出的純鎂粉中分別添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、10%和20%的氧化鎂粉后充分混料，制得的復(fù)合粉的成分如表 1所列。將球磨好的混合粉末裝入自制石墨模具中，用真空熱壓燒結(jié)方法在25 MPa，550 ℃燒結(jié)4 h后隨爐冷卻制成圓柱錠，再線(xiàn)切割成d13.5 mm×5 mm試樣。用相同的工藝制備純鎂試樣作為參照(見(jiàn)表1)。以上實(shí)驗(yàn)過(guò)程的裝料、球磨、篩粉、混料和裝模等過(guò)程都是在充滿(mǎn)高純氬氣保護(hù)的手套箱中進(jìn)行的。

表1 試樣編號(hào)與成分對(duì)照表Table1 Materials and their compositions

1.2 失重腐蝕

將每個(gè)試樣依次用800#至2000#金相砂紙打磨后，用0.3 μm的剛玉拋光粉拋光后，分別在去離子水、丙酮、去離子水中超聲清潔10 min后干燥稱(chēng)量，按照樣品表面積與模擬體液的體積比為1∶20，浸入盛有模擬體液的磨口瓶中(模擬體液的組成為[18]：NaCl 8.0 g/L，KCl 0.4 g/L，CaCl20.14 g/L，NaHCO30.35 g/L，D-C6H6O60.35 g/L，MgSO4·7H2O 0.2 g/L，KH2PO40.1 g/L和 Na2HPO4·12H2O 0.06 g/L。用0.05 mol/L稀 HCl和(CH2OH)3CNH2調(diào)節(jié) pH值為 7.2~7.4之間)，保持(37±1) ℃恒溫，浸泡5 d。每24 h更換新鮮SBF液。每12 h取出樣品稱(chēng)量一次(取出樣品后在20%鉻酸和1%硝酸銀溶液中室溫浸泡5 min，去除表面沉積的腐蝕產(chǎn)物，然后分別在丙酮和酒精中超聲清洗10 min，室溫干燥后在1/10000的電子天平上稱(chēng)量)。重復(fù)以上步驟將每種樣品進(jìn)行3組平行試驗(yàn)。

樣品的腐蝕速率 Rc可用樣品失去的質(zhì)量來(lái)表征[10]，即：

式中：Δm為腐蝕失去的質(zhì)量；A為樣品的初始表面積；t為浸泡時(shí)間。

1.3 電化學(xué)腐蝕測(cè)試

本研究使用 CHI660C電化學(xué)工作站進(jìn)行動(dòng)電位極化曲線(xiàn)和電化學(xué)阻抗譜(EIS)的測(cè)量，采用傳統(tǒng)的三電極體系，鉑電極為對(duì)極，飽和甘汞電極SCE為參比電極，樣品為工作電極。進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試時(shí)，樣品放入自制夾具中(見(jiàn)圖1)，它是一圓柱形聚四氟乙烯密封套，其一面留有1 cm2的圓形開(kāi)口，保證樣品面可以與腐蝕液直接接觸；另一底面引出一銅導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)與樣品可形成無(wú)電阻接觸。全部電化學(xué)測(cè)試均在(37±0.5)℃的模擬體液中進(jìn)行，待開(kāi)路電位值Eocp達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定后，在開(kāi)路電位的正負(fù)200 mV區(qū)間，以?huà)呙杷俣? mV/s做線(xiàn)性?huà)呙璜@得塔菲爾曲線(xiàn)。電化學(xué)阻抗測(cè)試的頻率范圍為100 kHz到0.001 Hz ，激勵(lì)信號(hào)為幅值10 mV 的正弦波.

圖1 電化學(xué)輔具Fig.1 Electrochemical aiding tool

1.4 成份及形貌表征

采用D/max 2550型X射線(xiàn)衍射儀對(duì)各拋光試樣進(jìn)行定性定量分析，其射線(xiàn)源為Cu Kα射線(xiàn)(λ=1.540 6 ?)，管電壓和管電流分別為40 kW和250 mA，掃描速率為 8(°)/min，測(cè)定范圍 2θ 為 20°~ 85°。

采用型號(hào)為Nova nano SEM 230的SEM背散射信號(hào)對(duì)各試樣的拋光面進(jìn)行形貌觀察，用 SEM 的二次電子信號(hào)對(duì)各試樣的腐蝕面進(jìn)行形貌觀察。

圖2 各樣品的SEM像背散射Fig.2 EBSD morphologies of specimens: (a) Pure Mg; (b) 5%MgO/Mg; (c) 10%MgO/Mg; (d) 20%MgO/Mg

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 MgO/Mg 復(fù)合材料的顯微組織

圖2所示為純鎂金屬和MgO含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))分別為5%、10%和20%的MgO/Mg復(fù)合材料的SEM背散射像。從圖2可以看出，純鎂金屬主要由連續(xù)完整的鎂基相組成，MgO/Mg復(fù)合材料主要由鎂基相和氧化鎂相組成，并且組織致密，沒(méi)有明顯的孔隙存在。圖3所示為10%MgO/Mg復(fù)合材料的SEM像及對(duì)應(yīng)區(qū)域的EDS能譜。圖3可以看出，淺色區(qū)域是純鎂顆粒，均勻分布在鎂顆粒間的黑色部分是MgO相，MgO粉末主要分布包覆在鎂基顆粒的周?chē)㈡V基相分割成彌散的小單元。此外，由圖2可知，隨著MgO粉末體積分?jǐn)?shù)的增加，MgO粉末成較為均勻、連續(xù)的分布，對(duì)鎂基顆粒的包覆越完整。

圖4所示為樣品的XRD譜。從圖4可以看出，各樣品的衍射譜中只有Mg基相和MgO相，沒(méi)有雜相存在，表明與MgO與Mg沒(méi)有發(fā)生明顯的反應(yīng)，仍保持各自的相態(tài)。此外，各樣品中Mg基相的4條衍射譜峰的強(qiáng)度接近，而 MgO的峰高則隨著其含量增加而增大。X射線(xiàn)衍射定量分析結(jié)果與表1中所列各成分含量一致，表明以MgO為增強(qiáng)相加入到鎂基體中，用粉末冶金的方法能夠制備第二相含量精確的鎂基復(fù)合材料。

圖3 10%MgO/Mg的SEM像及EDS能譜Fig.3 SEM image of 10%MgO/Mg and EDS spactra: (a)SEM image; (b) EDS of area A; (c) EDS of area B

圖4 各樣品的XRD譜Fig.4 XRD patterns of samples: (a) Pure Mg; (b)5%MgO/Mg; (c) 10%MgO/Mg; (d) 20%MgO/Mg

圖5 模擬體液的pH值隨浸泡時(shí)間的變化Fig.5 Changes of pH value of SBF with soaking time

2.2 MgO/Mg復(fù)合材料在模擬體液中的失重腐蝕

圖5所示為純鎂金屬和MgO/Mg復(fù)合材料樣品在模擬體液中浸泡時(shí)，溶液的 pH值變化曲線(xiàn)。從圖 5可以看出，純鎂和 5%MgO/Mg復(fù)合材料浸泡溶液的pH值增加最快，4 h時(shí)pH值達(dá)到10.5，繼續(xù)浸泡，溶液的pH值趨向穩(wěn)定。10%MgO/Mg復(fù)合材料浸泡溶液的pH值在4 h時(shí)為10.1，6 h時(shí)后pH值趨向穩(wěn)定；相比之下，20%MgO/Mg復(fù)合材料浸泡溶液的pH值上升緩慢，在4h時(shí)為9.8，遠(yuǎn)小于純鎂浸泡溶液的pH值，說(shuō)明復(fù)合材料中MgO含量的增加可以抑制腐蝕溶液的pH值增加。當(dāng)MgO含量為20%時(shí)，復(fù)合材料表現(xiàn)出最小的腐蝕速率。

實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，將純鎂金屬和MgO/Mg復(fù)合材料樣品放入模擬體液中后，各樣品的表面很快就產(chǎn)生氣泡并溢出，經(jīng)5 d浸泡之后，純鎂金屬樣品完全碎化，說(shuō)明純鎂樣品的腐蝕速率最快，而不同 MgO含量的鎂基復(fù)合材料表現(xiàn)出不同的腐蝕速率。圖6所示為純鎂和MgO含量分別為5%、10%和20%的MgO/Mg復(fù)合材料樣品在模擬體液中浸泡5 d的平均腐蝕速率。由圖6可以看出，隨著MgO顆粒含量的增加，復(fù)合材料的腐蝕速率明顯降低，純鎂的腐蝕速率幾乎是20%MgO/Mg復(fù)合材料的1.5倍，說(shuō)明MgO的加入能夠提高鎂基復(fù)合材料整體的耐腐蝕能力。

圖6 平均腐蝕速率Fig.6 Average mass loss of samples

2.3 MgO/Mg復(fù)合材料的電化學(xué)腐蝕

圖 7所示為 MgO/Mg復(fù)合材料在模擬體液中的Tafel電化學(xué)極化曲線(xiàn)。通常，陰極極化曲線(xiàn)表示水還原產(chǎn)生的陰極氫氣析出，陽(yáng)極極化曲線(xiàn)表示金屬鎂的溶解[19]。由圖7可見(jiàn)，MgO/Mg復(fù)合材料具有與純鎂金屬相似的陽(yáng)極極化行為,均發(fā)生活化溶解，表明復(fù)合材料在模擬體液中發(fā)生了腐蝕行為。但是各樣品的陰極Tafel斜率的變化不大，說(shuō)明MgO增強(qiáng)相對(duì)Mg基復(fù)合材料的陰極析氫反應(yīng)影響較小。

圖7 樣品的動(dòng)電位掃描曲線(xiàn)Fig.7 TAFEL curve of samples: (a) Pure Mg; (b) 5%MgO/Mg;(c) 10%MgO/Mg; (d) 20%MgO/Mg

一般對(duì)于 Tafel極化曲線(xiàn)而言，腐蝕電位越正，腐蝕電流密度越小，則材料的腐蝕速率越小，即材料的耐腐蝕能力越強(qiáng)。從圖7可以看出，MgO/Mg復(fù)合材料極化曲線(xiàn)的自腐蝕電位隨著 MgO含量的增加由純鎂金屬的-1.526 V減小至20%MgO/Mg復(fù)合材料的-1.425 V，存在約100 mV的正移，同時(shí)陽(yáng)極極化曲線(xiàn)向低電流密度方向移動(dòng)，腐蝕電流密度減小，說(shuō)明增強(qiáng)相 MgO的加入顯著改善和提高了鎂金屬的耐腐蝕性能。由 Tafel曲線(xiàn)斜率交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電流密度即可以計(jì)算出被測(cè)試樣的電化學(xué)腐蝕速率。

表2所列為根據(jù)Tafel曲線(xiàn)計(jì)算的自腐蝕電位、自腐蝕電流和腐蝕速率。由表2可見(jiàn)，隨著復(fù)合材料中MgO增強(qiáng)相含量的增加，MgO/Mg復(fù)合材料表現(xiàn)良好的抗腐蝕性能，含20%MgO的復(fù)合材料的耐腐蝕性能最好，與失重腐蝕法測(cè)定的結(jié)果完全一致。

表2 MgO/Mg 復(fù)合材料在模擬體液中的電化學(xué)腐蝕數(shù)據(jù)Table2 Chemical data of MgO/Mg biocomposite materials soaked in SBF

圖8 電化學(xué)阻抗譜Nyquist 圖Fig.8 Nyquist plots for MMCs in SBF

2.4 電化學(xué)阻抗的測(cè)量

圖8所示為純鎂和MgO/Mg復(fù)合材料在自腐蝕電位下模擬體液中的電化學(xué)阻抗譜。由圖8可知，純鎂和MgO/Mg復(fù)合材料的EIS阻抗譜具有相同的基本特征，與文獻(xiàn)報(bào)道的鎂金屬在模擬體液中[5]以及鎂合金在 NaCl溶液中的阻抗譜相似[20-21]，均由高頻容抗弧和低頻感抗弧組成,說(shuō)明電極系統(tǒng)存在兩個(gè)時(shí)間常數(shù),純鎂金屬和MgO/Mg復(fù)合材料具有相同的腐蝕機(jī)制。高頻區(qū)的容抗弧來(lái)自雙電層電容及鎂金屬腐蝕反應(yīng)的電荷傳遞電阻的貢獻(xiàn)，因此，高頻容抗弧所代表的電極過(guò)程即電極/電解質(zhì)溶液的界面處可以采用并聯(lián)的一個(gè)電荷傳遞電阻Rt和一個(gè)雙電層電容Cd1(雙層電容)來(lái)建立模型[22]，感抗弧的出現(xiàn)則與鎂金屬陽(yáng)極溶解過(guò)程形成的表面膜和沉積物有關(guān)[23]。MgO/Mg復(fù)合材料具有較大的容抗弧直徑，由阻抗譜計(jì)算得知：純鎂的電荷轉(zhuǎn)移電阻Rt為56.8 ?·cm2, MgO/Mg復(fù)合材料的電荷轉(zhuǎn)移電阻Rt隨著MgO含量由5%和10%增加到20%時(shí)，分別由77.4和91.1 ?·cm2增大到201.3 ?·cm2。

在電極/溶液界面上, 交換電流密度j0可按下述公式計(jì)算[24]:

式中： n為電極過(guò)程中的轉(zhuǎn)移電荷數(shù)；F為法拉第常數(shù)；Rt為電荷轉(zhuǎn)移電阻。式(2)表明電荷轉(zhuǎn)移電阻 Rt越大，電極腐蝕速率越小[24]。因此，Rt可表示復(fù)合材料的耐腐蝕能力，隨著 MgO增強(qiáng)相含量的增加，MgO/Mg復(fù)合材料的電荷轉(zhuǎn)移電阻Rt變大, 電極的腐蝕速率變小，含20%MgO的MgO/Mg復(fù)合材料表現(xiàn)出最好的耐腐蝕性能。電化學(xué)阻抗研究的結(jié)果與失重法和極化曲線(xiàn)的結(jié)果完全一致。

3 討論

鎂的化學(xué)性質(zhì)極為活潑，其標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-2.37 V(vs SHE)[3]，從理論上講，鎂及鎂合金發(fā)生腐蝕的原因在于雜質(zhì)及合金元素的引入，與高活性的鎂基體形成電偶，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕反應(yīng)。一般認(rèn)為，鎂及鎂合金的耐蝕性能與其微觀組織結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系[25]。MgO/Mg鎂基復(fù)合材料主要由作為金屬主體的Mg基相以及第二相 MgO組成，鎂基復(fù)合材料的腐蝕同鎂金屬和鎂合金一樣，首先從主要成分為鎂的基相開(kāi)始[25]，鎂腐蝕的電化學(xué)陰、陽(yáng)極反應(yīng)式分別為式(3)和(4)：

總的腐蝕反應(yīng)方程式可以表述為

此外，還可能伴隨MgO相的溶解反應(yīng)

因此，在浸泡的初期，鎂基體腐蝕會(huì)產(chǎn)生OH-而導(dǎo)致介質(zhì)的pH值迅速上升，腐蝕介質(zhì)pH值的變化間接反映出鎂金屬的腐蝕行為。隨著Mg2+在介質(zhì)中的積累，Mg2+與OH-生成Mg(OH)2，達(dá)到其過(guò)飽和度時(shí)，便以Mg(OH)2沉積物析出；隨著腐蝕的不斷進(jìn)行，腐蝕新產(chǎn)生的Mg2+、OH-與生成Mg(OH)2沉積物所消耗的Mg2+、OH-將達(dá)成動(dòng)態(tài)平衡，從而使pH值的變化趨向穩(wěn)定，但并不意味鎂金屬的腐蝕速度減慢。Mg(OH)2等腐蝕產(chǎn)物在樣品表面的沉積析出和堆積,對(duì)腐蝕介質(zhì)的擴(kuò)散通道造成堵塞，可以在一定程度上物理遮擋樣品表面與介質(zhì)的接觸，使腐蝕阻力增大，但由于腐蝕產(chǎn)物多為疏松狀態(tài)，存在較多縫隙和孔洞等缺陷，且分布不均勻，因而不能有效阻止介質(zhì)離子和水分子穿透表面覆蓋層到達(dá)基體，腐蝕會(huì)隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)進(jìn)一步發(fā)展，因此試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，塊體純鎂金屬經(jīng)5 d浸泡之后，完全碎化。

作為增強(qiáng)相加入到鎂基復(fù)合材料中的 MgO顆粒與基體元素相同，因此與基體相有良好的親合力。由MgO/Mg復(fù)合材料的SEM背散射像可知，MgO相分布包覆在鎂基相的周?chē)?，將整體連續(xù)的鎂基體分割成微米級(jí)彌散的小單元。由于 MgO的高介電常數(shù)導(dǎo)致的不導(dǎo)電性，難以與每個(gè)小單元的鎂基相構(gòu)成微電偶，因此，MgO在鎂基相中均勻、連續(xù)的分布，將有助于阻擋鎂基相之間發(fā)生腐蝕反應(yīng)的電荷轉(zhuǎn)移，對(duì)電子的傳輸構(gòu)成屏障，從而發(fā)揮對(duì)鎂基相腐蝕的阻擋作用，有效降低 MgO/Mg復(fù)合材料的腐蝕速率?？傊琈gO/Mg復(fù)合材料表現(xiàn)出比純鎂金屬改善的耐腐蝕性能。相對(duì)于其它 MgO含量鎂基復(fù)合物而言，添加20%MgO的鎂基復(fù)合材料的MgO呈較為均勻、連續(xù)的分布，其阻抗譜也表明其電荷轉(zhuǎn)移電阻Rt最大，因此，20%MgO/Mg復(fù)合材料表現(xiàn)出最好的耐蝕性能。

4 結(jié)論

1) 采用粉末冶金和熱壓燒結(jié)的方法制備了第二相含量精確，分布均勻的MgO/Mg鎂基金屬?gòu)?fù)合材料。

2) 模擬體液中的失重腐蝕、電化學(xué)極化曲線(xiàn)和交流阻抗分析結(jié)果表明，相對(duì)于純鎂金屬，MgO在鎂基體中的均勻、連續(xù)分布，可以提高鎂基金屬?gòu)?fù)合材料整體的耐腐蝕性能。

3) MgO含量影響鎂基金屬?gòu)?fù)合材料的腐蝕降解速率，20%MgO/Mg復(fù)合材料表現(xiàn)出最好的耐蝕性能。

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Fabrication and corrosion properties of MgO/Mg biocomposite materials

TANG Wei1, LEI Ting1, LI Nian-feng1,2
(1. State Key Laboratory of Powder Metallurgy, Central South University, Changsha 410083, China;2. Xiangya Hospital, Central South University, Changsha 410008, China)

The MgO/Mg biocomposite materials containing 5%, 10% and 20% (mass fraction) MgO as reinforcement phase were fabricated by powder metallurgy and hot press sintering process. Pure Mg specimen was made following the same procedure and used as control experiment. Their microstructures were characterized by XRD and SEM. The corrosion biodegradable properties of MgO/Mg biocomposite materials with different MgO contents were studied in the simulated body fluid (SBF) by weight loss test and electrochemical measurements including potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectra (EIS). The results show that the MgO/Mg composite materials share the same corrosion mechanism with pure Mg metal. The uniform and consecutive dispersion of MgO in Mg matrix plays an important role in the improvement of corrosion resistance of composite materials. The corrosion resistance increases with the increase of MgO addition. The MgO/Mg composite material with 20% MgO exhibits the best enhanced corrosion resistance.

Mg-based metal matrix composites; powder metallurgy; corrosion resistance; polarization curve;electrochemical impedance spectra

TG146.23

A

1004-0609(2011)11-2792-07

國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)創(chuàng)新研究群體基金資助項(xiàng)目(50721003)；中南大學(xué)粉末冶金國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金資助項(xiàng)目

2010-10-20；

2010-12-21

雷 霆，教授，博士；電話(huà)：13203176590；E-mail：tlei@mail.csu.edu.cn

(編輯 何學(xué)鋒)