放电等离子烧结Mg-Zn/HAp生物复合材料的组织及性能研究

发布时间：2024-01-20 17:03

　　基于良好的生物相容性和生物力学适配性,可降解生物镁基材料将有望成为一种极具应用潜力的骨组织修复材料。但过快的体内外腐蚀速率阻碍了其在临床上的广泛应用。如何制备腐蚀速率可调控的新型镁基生物材料,同时保障相应的力学性能,是推广其作为临床用骨组织修复材料的关键,也是当今生物镁合金的研究热点。因此,本研究选择纯镁为基体材料,采用高能球磨+放电等离子烧结技术(Spark Plasma Sinter,SPS),以锌元素和纳米级的羟基磷灰石(HAp)生物活性陶瓷为增强相,制备新型可降解的Mg-Zn/HAp生物复合材料。并通过改变锌和HAp的含量来调控镁基生物材料的腐蚀性能和力学性能,研究了Zn含量和HAp含量对Mg-Zn/HAp复合材料的微观结构、相组成、成分分布、颗粒的界面行为及其力学性能、腐蚀性能和细胞毒性的影响。研究的主要内容和结论如下:首先通过添加不同含量Zn(0wt%,2wt%,4wt%,6wt%,8wt%)制备了生物Mg-Zn合金。通过对生物Mg-Zn合金的显微结构分析、力学性能和腐蚀性能的测试试验分析了Zn含量对Mg基体性能的影响。结果表明:添加的Zn与Mg在界面处形成了Mg-Zn扩散...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 生物医用材料及其概述
        1.2.1 生物医用材料分类
        1.2.2 医用金属材料的发展
    1.3 镁合金生物医用材料的研究现状
        1.3.1 镁合金作为生物医用可降解材料的优点
        1.3.2 镁合金可降解生物材料存在的问题
        1.3.3 镁合金作为生物可降解材料的国内外研究现状
        1.3.4 镁合金在体内环境的腐蚀
        1.3.5 生物可降解镁合金的成分要求
        1.3.6 增强颗粒的选择
    1.4 Mg/HAp生物复合材料国内外研究进展情况
    1.5 本文的研究内容及技术路线
第二章 试验材料、方法及设备
    2.1 试验原料及设备
    2.2 材料制备过程
        2.2.1 粉末混合
        2.2.2 放电等离子烧结
    2.3 材料的结构表征
        2.3.1 样品致密度分析
        2.3.2 材料的物相和微观结构分析
    2.4 材料力学性能测试
        2.4.1 显微硬度分析
        2.4.2 抗压性能分析
        2.4.3 抗弯强度测试
    2.5 材料腐蚀性能分析
        2.5.1 电化学腐蚀
        2.5.2 体外析氢试验
    2.6 材料的细胞毒性试验
        2.6.1 制备浸提液
        2.6.2 细胞培养及检测
第三章 Zn含量对生物Mg-Zn合金的组织及性能影响
    3.1 引言
    3.2 球磨混合后的粉体表征
    3.3 Zn含量对生物Mg-Zn合金组织的影响
        3.3.1 Mg-Zn合金的显微结构
        3.3.2 Mg-Zn合金的扫描及能谱分析
        3.3.3 Mg-Zn合金的物相分析
    3.4 Zn含量对生物Mg-Zn合金力学性能的影响
        3.4.1 Zn含量对生物Mg-Zn合金显微硬度的影响
        3.4.2 Zn含量对生物Mg-Zn合金抗压强度的影响
    3.5 Zn含量对生物Mg-Zn合金在SBF中腐蚀性能的影响
        3.5.1 不同Zn含量生物Mg-Zn合金电化学腐蚀性能
        3.5.2 不同Zn含量生物Mg-Zn合金在SBF中的腐蚀形貌
        3.5.3 不同Zn含量生物Mg-Zn合金在SBF中的腐蚀机理分析
    3.6 本章小结
第四章 HAp含量对生物Mg-Zn/HAp复合材料性能的影响
    4.1 引言
    4.2 球磨混合后的粉体表征
        4.2.1 球磨混合后的粉体形貌
        4.2.2 球磨混合后粉体的EDS分析
        4.2.3 Mg-Zn/HAp球磨混粉后的XRD分析
    4.3 Mg-Zn/HAp复合材料的显微结构
        4.3.1 Mg-Zn/HAp复合材料的致密度分析
        4.3.2 Mg-Zn/HAp复合材料的微观组织
        4.3.3 Mg-Zn/HAp复合材料的EDS分析
        4.3.4 Mg-Zn/HAp复合材料的XRD分析
    4.4 Mg-Zn/HAp复合材料的力学性能
        4.4.1 Mg-Zn/HAp复合材料的显微硬度分析
        4.4.2 Mg-Zn/HAp复合材料的抗压、抗弯性能分析
    4.5 Mg-Zn/HAp复合材料的腐蚀性能
        4.5.1 Mg-Zn/HAp复合材料在SBF中的极化行为
        4.5.2 Mg-Zn/HAp复合材料在SBF中的析氢行为
        4.5.3 Mg-Zn/HAp复合材料的腐蚀形貌
    4.6 HAp影响Mg-5.5wt%Zn/HAp复合材料腐蚀性能的机理
    4.7 本章小结
第五章 生物Mg-Zn/HAp复合材料的细胞毒性评价
    5.1 引言
    5.2 细胞毒性评价
    5.3 细胞形态观察
    5.4 小结
第六章 结论与展望
    6.1 本文主要结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况



本文编号：3881215