《表1 常用合金化元素对Mg-X二元合金力学性能的影响》

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《第一性原理计算在新型医用金属材料中的应用研究进展》


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注:a、c表示晶格常数;B表示体模量;G表示剪切模量;E表示杨氏模量;σ表示泊松比

镁合金作血管支架材料必须具有较好的延展性,以满足血管周期性收缩带来的压力,采用第一性原理计算方法研究合金元素对镁合金延展性的影响大大缩短了实验周期,降低了成本。材料的脆韧性可以通过体积模量(B)和剪切模量(G)的比值来表征。如果B/G<1.75,则材料表现为脆性,反之为韧性。同时泊松比σ可以衡量晶体抗剪切变形的能力,如果σ高于0.26,材料表现为韧性,且泊松比值越大,材料塑性越好。文献[32]对二元Mg-X(X=Ca、Zn、Li、Zr、Sr、Ag、Y等)合金的弹性模量及延展性进行了研究,发现Zn、Ca、Li、Ag、Sr和Zr元素均能提高镁合金的延展性;其中Zn、Ca、Li元素对合金延展性的影响较明显,更适合作为镁合金支架材料的合金化元素,而Y元素则降低了合金的韧性。表1列出了镁合金中常用的合金化元素对镁合金晶格常数及弹性性能的影响。图3列出了镁合金中常见强化相的脆韧性关系[33],其中MgSc、MgNi2、MgCu2、MgZn2、Mg24Y5等强化相均具有较好的延展性,同时其泊松比值也大于临界值0.26,与B/G判据的结果一致。