D0I:10.13374/j.issn1001053x.1996.s2.001 第18卷增刊 北京科技大学学报 Vol.18 1996年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.1996 铜基形状记忆合金在人工体液中的腐蚀行为 梁成浩杨大智 大连理工大学，大连 摘要采用浸泡试验和电化学技术对CuZA!形状记忆合金在人工液体中的腐蚀行为进行了研究. 结果表明，CuZnAl形状记忆合金的腐蚀形式为脱锌腐蚀.CuZnAl形状记忆合金的耐腐蚀性优 于未经记忆效应处理的同成分合金该合金耐蚀的原因是，由于单相马氏体组织具有记忆行为和 超弹性，改善了表面电化学行为，促进了纯化，从而抑制了阳极活性溶解 关键词铜基形状记忆合金，人工体液，脱锌腐蚀，耐蚀性 形状记忆合金(SMAs)是一种感知与驱动为一体新型功能材料.形状记忆合金是由马氏 体相变及其逆相变异导致形状记忆效应.SMAs中的Ti-Ni系合金具有生化学稳定性.近年 来，在医学上主要应用于矫形外科、牙科和医疗装置上.但当其与人体液接触时，往往发 生缝隙等局部腐蚀，对于这类合金的腐蚀行为进行了一些研究.其结果表明，植入生物活 性人工骨周围N元素富集引起细胞毒性反应，造成生理危害.在各种形状记忆合金中， Cu基形状记忆合金是继Ni-Ti合金之后又一类很有实际应用前途的合金材料.这类形状记 忆合金效应显著、价格低廉、易于推广，CuZnAl合金已在航天器件、仪表及控温机具上得 到应用，有希望在生物医学领域中发挥作用.但是目前的研究多集中在相变和形状记忆效 应等方面，而对其有关腐蚀性方面的研究却很少.因此，研究其在人体液中的腐蚀行为是 有实际意义的 本工作采用浸泡实验和电化学测试技术，对CuZnAl形状记忆合金在人工体液中的腐 蚀行为进行了研究，为开发C基形状记忆合金在生体医学系统中的应用提供必要依据. 1实验方法 实验材料（质量分数）为70Cu-26Zn-4Al(%),用中频感应炉在大气下熔炼.热处理工艺 为，850℃保温20min,室温水淬，于80℃水中时效30min.相变点为：M=50℃；M=30℃； A=60℃；A=70℃.本实验中将退火态的CuZnA1合金作为对比实验材料 实验介质采用人工体液1.其组成如下(g/L):NaC18.0,CaCh0.2,KC10.2,MgCl 1.0,NaHP040.5,pH为7.2，介质温度控制在37℃.缝隙试样组装见图1.试样为25mm× 25mm×3mm,中间钻φ5mm的圆孔.试样的两侧各放一片内径5mm,外径20mm的圆 状聚四氟乙烯塑料(PTFE)垫片，形成PTFE/试样PTFE人工缝隙结构.用8O0#水砂纸研磨 1996-01-22收稿第一作者男45岁救授 ◆冶金部腐蚀磨蚀与表面技术开放研究实验室资助第 卷 增刊 8 1 年 0 月 9 9 6 1 1 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u n a r l o i U n f v e s r i t y o S f e i e e e n n a e e e d o o g h n l B y T j i i g n 0 V 1 . 8 1 C t O . 9 9 6 1 铜基形状记忆合金在 人工体液 中的腐蚀行为 ’ 梁成 浩 杨 大 智 大连 理 工 大学 , 大 连 摘要 采用 浸泡试验和 电化学技术对 C u Z n A I 形状 记 忆合金在人工液体中 的 腐蚀行为进行了 研究 . 结果 表明 , C uz n A I 形状 记忆合金 的腐蚀形 式为脱 锌腐蚀 . C u Z n A I 形 状记 忆合金 的 耐腐 蚀性优 于 未 经 记忆效应 处理的 同成分合金 . 该合 金耐蚀的 原 因 是 , 由 于 单相马 氏体 组织具有 记忆行为和 超弹性 , 改 善 了表 面 电化学行 为 , 促进 了钝 化 , 从而 抑制 了阳极 活 性溶解 . 关键词 铜基形状 记忆合 金 , 人工体 液 , 脱锌腐蚀 , 耐蚀性 形状 记 忆合 金 ( S M A S ) 是一 种感 知 与驱 动 为一 体新 型功 能材 料 . 形状 记 忆合 金是 由马氏 体相变 及 其逆 相 变 异 导致 形 状 记忆 效 应 . S M A s 中的 iT 一 iN 系合金 具有 生 化学 稳 定性 . 近 年 来 , 在 医 学 上 主要 应 用 于矫 形 外科 、 牙科 和 医 疗 装置 上 川 . 但 当其 与 人 体液 接 触 时 , 往 往 发 生 缝 隙等 局 部 腐 蚀 , 对 于 这 类合 金 的 腐 蚀 行 为进 行 了 一些 研 究 . 其结 果 表 明 , 植人 生 物 活 性 人 工 骨 周 围 iN 元 素 富 集 引起 细 胞 毒 性 反 应 , 造 成 生理 危 害 z[] . 在 各 种 形 状 记 忆 合金 中 , C u 基 形 状记 忆 合 金是 继 N i 一 iT 合 金 之 后 又 一类 很 有 实 际 应 用 前 途 的合 金材 料 . 这类 形 状 记 忆合金 效 应显 著 、 价 格低 廉 、 易于 推 广 . C u Z n A I 合金 已在 航 天 器 件 、 仪表 及 控温 机具 上 得 到应 用 , 有 希 望 在生 物 医 学领 域 中发 挥 作 用 . 但 是 目前 的研 究 多集 中在 相 变和 形状 记 忆 效 应等方 面 , 而 对其 有 关腐蚀 性 方面 的 研究 却 很 少 . 因此 , 研 究其 在人 体液 中的腐蚀行 为是 有实 际意 义的 . 本 工 作采 用浸 泡 实 验 和 电化 学 测 试技术 , 对 C u Z n A I 形 状 记忆 合 金 在人 工 体 液 中的腐 蚀行 为进 行 了研 究 , 为开 发 C u 基 形状记 忆 合金 在生 体 医 学系 统 中的应 用提 供必 要依 据 . 1 实 验方法 实验 材料 ( 质 量 分数 ) 为 7 0 C u 一 2 6 Z n 一 4 A l( % ) , 用 中频感 应炉 在 大气 下 熔炼 . 热处理 工艺 为 , 85 0 ℃ 保温 20 m in , 室温 水淬 , 于 80 ℃ 水 中 时 效 30 m in . 相 变点 为: Ms 一 50 ℃ ; 材产3 0 ℃ ; 击= 6 0 ℃ ; A 厂 7 0 ℃ . 本 实验 中将退 火态 的 C吃nA I 合 金作 为 对 比 实验材 料 . 实 验介 质采 用 人工 体 液 [ ` ] . 其组 成 如下 ( g几 ) : N a e l 5 . 0 , e a e l Z 0 . 2 , K e l 0 . 2 , M g e b 1 . 0 , N aH ZP O ` .0 5 , p H 为.7 2 , 介 质 温度 控 制在 37 ℃ . 缝 隙试样 组装 见 图 1 . 试 样为 25 ~ x 25 ~ x 3 ~ , 中间钻 甲5 ~ 的圆孔 . 试样 的 两侧 各放 一 片 内径 5 ~ , 外 径 20 ~ 的圆 状 聚 四 氟 乙烯 塑料 ( P T F )E 垫 片 , 形成 P T F E/ 试样 用 T F E 人工 缝隙结构 . 用 8 0#0 水砂 纸研磨 19 9 6 一 01 一 2 2 收稿 第一作者 男 4 5 岁 教授 * 冶金部腐蚀 一 磨蚀与表面技 术开 放研究实验室 资助 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1996. s2. 001