生物可降解ZK61/β-TCP复合材料的制备及性能研究

发布时间：2021-11-09 17:02

　　生物医用镁合金因具有与人骨接近的密度和弹性模量、良好的可降解性和生物相容性以及没有炎症反应等优势,成为最有发展潜力的可降解金属基生物材料。但因其在人体内腐蚀速率过快,且与愈合骨的力学性能不匹配等问题而限制了其在临床上的广泛应用。针对此问题,本文选取ZK61镁合金粉为基体,β-磷酸三钙（β-Ca3（PO4）2,简称β-TCP）为增强相,采用高能球磨混粉和放电等离子烧结技术（SPS）制备了ZK61/β-TCP生物复合材料,以期改善镁合金的力学性能和腐蚀性能。本课题研究了不同含量β-TCP（x=0,5,10,15 wt.%）对其微观组织、力学性能、腐蚀性能和细胞毒性的影响,并对比分析了ZK61/5β-TCP复合材料热挤压前后组织及性能。研究结果表明:ZK61/xβ-TCP（x=0,5,10,15 wt.%）复合材料由Mg相、Mg0.97Zn0.03相和β-TCP相组成,其致密度随β-TCP含量的增加有所下降,但都超过90%;β-TCP的添加起到了强化作用,维氏硬度和抗压强度随β-TCP含量的增加而增加,抗压强度最大达到402±9 MPa;但是β-TCP质量分数为5%时试样的压缩应变最大,达到... 

【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 镁合金作为生物医用材料的研究
        1.2.1 生物镁合金的优势
        1.2.2 生物镁合金的应用分类
        1.2.3 镁及镁合金的腐蚀问题
        1.2.4 提高生物镁合金材料耐蚀性的方法
    1.3 生物镁基复合材料的研究
        1.3.1 合金元素的选择
        1.3.2 生物陶瓷的选择
        1.3.3 生物镁基复合材料的研究现状
    1.4 本课题的研究意义和目的
    1.5 本课题的研究内容及技术路线
第二章 材料制备及研究方法
    2.1 试验原材料
    2.2 试样制备
        2.2.1 球磨混粉
        2.2.2 放电等离子炉烧结
        2.2.3 热挤压处理
    2.3 微观组织观察
    2.4 力学性能测试
        2.4.1 致密度测试
        2.4.2 维氏硬度测试
        2.4.3 抗压性能测试
        2.4.4 抗弯强度测试
        2.4.5 拉伸试验测试
    2.5 腐蚀性能测试
        2.5.1 配置模拟体液
        2.5.2 体外析氢试验
        2.5.3 电化学腐蚀试验
    2.6 细胞毒性测试
        2.6.1 制备浸提液
        2.6.2 细胞培养及检测
    2.7 本章小结
第三章 β-TCP含量对ZK61/β-TCP力学性能和组织的影响
    3.1 引言
    3.2 复合材料的微观组织分析
        3.2.1 粉体表征
        3.2.2 复合材料金相分析
        3.2.3 扫描电子显微镜及能谱分析
        3.2.4 X射线衍射分析
    3.3 力学性能分析
        3.3.1 复合材料的维氏硬度分析
        3.3.2 复合材料的抗压、抗弯性能分析
    3.4 本章小结
第四章 β-TCP含量对ZK61/β-TCP腐蚀性能影响
    4.1 引言
    4.2 析氢试验结果分析
        4.2.1 析氢结果
        4.2.2 腐蚀形貌
        4.2.3 腐蚀机理
    4.3 电化学腐蚀结果分析
    4.4 本章小结
第五章 ZK61/β-TCP复合材料细胞毒性实验
    5.1 引言
    5.2 细胞毒性试验结果分析
    5.3 本章小结
第六章 热挤压对ZK61/β-TCP复合材料的影响
    6.1 引言
    6.2 热挤压后的微观组织
    6.3 热挤压后的力学性能
    6.4 热挤压后的电化学腐蚀性能
    6.5 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 本文结论
    7.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]生物可降解金属材料体外腐蚀测试体系综述(英文)[J]. 甄珍,奚廷斐,郑玉峰.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(08)
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[3]可降解AZ31镁合金支架在兔腹主动脉的降解性能研究[J]. 李海伟,徐克,杨柯,刘静,张炳春,夏永辉,郑丰,韩洪波,谭丽丽,洪铎,颜廷亭.  介入放射学杂志. 2010(04)
[4]AZ91D镁合金表面复合镀层局部腐蚀现象解析及化学镀Ni-P-Cu的研究[J]. 沈波,任玉平,杨中东,裴文利,王继杰,樊占国,秦高梧.  沈阳航空工业学院学报. 2009(03)
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[6]REVIEW ON RESEARCH AND DEVELOPMENT OF MAGNESIUM ALLOYS[J]. G.W. Lorimer,J. Robson.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2008(05)
[7]Corrosion behavior of Mg and Mg-Zn alloys in simulated body fluid[J]. 高家诚,伍沙,乔丽英,王勇.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2008(03)
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博士论文
[1]放电等离子烧结Ni3Al及其复合材料的高温压缩与抗氧化性能[D]. 曹国剑.哈尔滨工业大学 2007

硕士论文
[1]放电等离子烧结Mg-Zn/HAp生物复合材料的组织及性能研究[D]. 程林信.太原理工大学 2016
[2]生物医用Mg-Zn-Zr合金体内外腐蚀降解机理的研究[D]. 毕衍泽.天津理工大学 2013
[3]生物可降解HA/Mg-Zn-Zr系列复合材料研究[D]. 曹耿华.天津理工大学 2012
[4]ZK60镁合金热挤压变形组织及力学性能的研究[D]. 林巍.武汉理工大学 2009



本文编号：3485735