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Corrosion properties of biodegradable SPD-processed and thermally treated zn-mg alloys
Ruri Lee
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Michael Zehetbauer
DOI
10.25365/thesis.72611
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30568.62186.646010-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Viele Forscher interessieren sich zunehmend für biologisch abbaubare metallische Materialien wie Eisen, Magnesium und Zink, indem diese die nachteiligen Wirkungen dauerhafter Materialien für orthopädische Implantate und Gefäß-Stents vermeiden. Kürzlich wurden insbesondere Materialien aus Zink bzw. Zink-Legierungen aufgrund ihrer angemessenen Bioabbaubarkeitsrate, die zwischen denen von Eisen und Magnesium liegt, als vielversprechendere Kandidaten vorgeschlagen. In dieser Studie wurde das Korrosionsverhalten von zwei binären Legierungen auf Zinkbasis mit 0.5 und 1 Gewichtsprozent Magnesium in drei verschiedenen Zuständen (d. h. extrudiert, homogenisiert und mittels Hochdrucktorsion (HPT-) verformt) untersucht, mittels Immersionstests und elektrochemische Tests in einer simulierten physiologischen Umgebung. Tauchtests wurden für 1, 2 und 3 Wochen durchgeführt, und die Korrosionsraten der untersuchten Materialien wurden mittels der Gewichtsverlustmethode bestimmt. Zur Bewertung des Korrosionsverhaltens wurden auch elektrochemische Tests durchgeführt, darunter Messungen des Leerlaufpotentials (OCP) und Scans der potentiodynamischen Polarisation (PDP). Die Ergebnisse der Tauchtests zeigten, dass die HPT-verformten Proben nach 1 Woche eine höhere Korrosionsrate (0.24 mm/Jahr) aufweisen, was mit der durch das HPT-Verfahren erhöhten Korngrenzendichte erklärt werden kann. Nach drei Wochen wurden bei allen Proben ähnliche Korrosionsraten beobachtet (0.22 – 0.24 mm/Jahr). In den elektrochemischen Tests zeigten die gemessenen OCPs relativ niedrigere Werte für beide HPT-verformten Proben, was auf höhere Korrosionsraten als bei den anderen Proben hinweist. Informationen über das anfängliche Korrosionsverhalten der untersuchten Materialien konnten den PDP-Scans entnommen werden, bei denen die gemessenen Kurven für alle Proben ähnlich waren. Die berechneten elektrochemischen Korrosionsraten zeigten, dass die Zn-1Mg Proben relativ höhere Korrosionsraten aufweisen als die Zn-0.5Mg Proben; die elektrochemischen Tests weisen jedoch eine hohe Variabilität auf, was die Ergebnisse weniger zuverlässig macht.
Abstract
(Englisch)
Biodegradable metallic materials, such as iron, magnesium, and zinc, are attracting the increasing attention of many researchers as materials that can overcome the adverse effects of permanent materials for orthopedic implants and vascular stents. Recently, zinc and zinc-based alloys are suggested to be more promising candidates due to their proper biodegradability rate in the middle between those of iron and magnesium. In this study, the corrosion behavior of two zinc-based binary alloys, containing 0.5 and 1 weight percent of magnesium, in three different states (i.e., extruded, homogenized, and deformed by High-Pressure Torsion (HPT)), was investigated by immersion tests and electrochemical tests in a simulated physiological environment. Immersion tests were carried out for 1, 2, and 3 weeks, and the corrosion rates of the studied materials were calculated using the weight loss method. Electrochemical tests, including open circuit potential (OCP) measurements and potentiodynamic polarization (PDP) scans, were also performed to assess the corrosion behavior. The immersion test results indicated that the HPT-deformed samples showed a higher corrosion rate (0.24 mm/year) after one week of immersion due to the high grain boundary density formed by the HPT process. After three weeks, similar corrosion rates were observed in all samples (0.22 – 0.24 mm/year). In the electrochemical tests, the measured OCPs showed relatively lower values for both HPT -deformed samples, indicating higher corrosion rates than the other samples. The information on the initial corrosion behavior of the investigated materials was provided by PDP scans where the measured curves were similar for all samples. The calculated electrochemical corrosion rates showed that the samples out of Zn-1Mg have relatively higher corrosion rates than those out of Zn-0.5Mg, however, the electrochemical tests have a high variability which makes the results less reliable.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Biodegradierbar Zn-Mg-Legierung Zinkbasislegierung SBF Elektrochemische Prüfung Immersionstest HPT
Schlagwörter
(Englisch)
Biodegradable Zn-Mg alloy Zinc based alloy SBF Electrochemical test immersion test HPT
Autor*innen
Ruri Lee
Haupttitel (Englisch)
Corrosion properties of biodegradable SPD-processed and thermally treated zn-mg alloys
Publikationsjahr
2022
Umfangsangabe
x, 80 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Michael Zehetbauer
Klassifikationen
33 Physik > 33.62 Mechanische Eigenschaften, akustische Eigenschaften, thermische Eigenschaften ,
33 Physik > 33.99 Physik: Sonstiges
AC Nummer
AC16675831
Utheses ID
64888
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |