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Martensitic Transformations and Mechanical and Corrosion Properties of Fe-Mn-Si Alloys for Biodegradable Medical Implants

  • 03.01.2018
Erschienen in:

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Abstract

The Fe-Mn-Si alloys are promising materials for biodegradable metallic implants for temporary healing process in the human body. In this study, three different compositions are considered (Fe23Mn5Si, Fe26Mn5Si, and Fe30Mn5Si, all in wt pct). The phase composition analysis by XRD reveals ε-martensite, α-martensite, and γ-austenite in various proportions depending on the manganese amount. The DSC study shows that the starting temperature of the martensitic transformation (Ms) of the alloys decreases when the manganese content increases (416 K, 401 K, and 323 K (143 °C, 128 °C, and 50 °C) for the Fe23Mn5Si, Fe26Mn5Si, and Fe30Mn5Si alloys, respectively). Moreover, mechanical compression tests indicate that these alloys have a much lower Young’s modulus (E) than pure iron (220 GPa), i.e., 145, 133, and 118 GPa for the Fe23Mn5Si, Fe26Mn5Si, and Fe30Mn5Si alloys, respectively. The corrosion behavior of the alloys is studied in Hank’s solution at 310 K (37 °C) using electrochemical experiments and weight loss measurements. The corrosion kinetics of the Fe-Mn-Si increases with the manganese content (0.48, 0.59, and 0.80 mm/year for the Fe23Mn5Si, Fe26Mn5Si, and Fe30Mn5Si alloys, respectively). The alloy with the highest manganese content shows the most promising properties for biomedical applications as a biodegradable and biomechanically compatible implant material.

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Titel
Martensitic Transformations and Mechanical and Corrosion Properties of Fe-Mn-Si Alloys for Biodegradable Medical Implants
Verfasst von
Richard Drevet
Yulia Zhukova
Polina Malikova
Sergey Dubinskiy
Andrey Korotitskiy
Yury Pustov
Sergey Prokoshkin
Publikationsdatum
03.01.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 3/2018
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-017-4458-2
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