发展应用于生物材料的CoCrMo块体非晶态合金的研究

发布时间：2018-01-04 05:02

  本文关键词：发展应用于生物材料的CoCrMo块体非晶态合金的研究　出处：《新疆大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： Co基块体非晶态合金 生物材料 抗腐蚀性能 离子浓度释放 生物相容性

【摘要】：在本硕士论文工作中,我们通过Fluxing提纯技术和J-Quenching快速冷凝技术相结合的方法成功制备了一系列用于生物医用材料的CoCrMo块体非晶态合金,对其热力学性能、抗腐蚀性能、离子释放程度以及生物相容性方面进行系统地测试和研究,并与商业级医用CoCrMo合金(ASTM F75)和医用不锈钢(316L SS)进行了对比研究。主要工作包括两部分:(1)结合Fluxing提纯技术和J-Quenching快速冷凝技术,我们成功制备了临界尺寸为1.5 mm的Co_(80-x-y)Cr_xMo_yP_(14)B_6(x=5 y=5;x=5 y=10;x=10 y=10,all in at.%)块体非晶态合金。样品在Hank’s溶液(PH=7.4)和人工唾液(PH=6.3)两种模拟体液的动电位极化曲线测试结果显示,Co_(80-x-y)Cr_xMo_yP_(14)B_6块体非晶态合金的抗腐蚀性能远远优于316L SS;与ASTM F75相比,Co70Cr5Mo5P_(14)B6块体非晶态合金(以下简写为Cr5Mo5)和Co65Cr5Mo10P_(14)B6块体非晶态合金(以下简写为Cr5Mo10)的抗腐蚀性能略低于ASTM F75,但Co_(60)Cr_(10)Mo_(10)P_(14)B6块体非晶态合金(以下简写为Cr10Mo10)要优于ASTM F75。生物相容性的测试结果表明,Co_(80-x-y)Cr_xMo_yP_(14)B_6块体非晶态合金对小鼠胚胎成纤维细胞(NIH3T3)没有毒性。细胞附着测试结果表明,与ASTM F75和316L SS相比,Co_(80-x-y)Cr_xMo_yP_(14)B_6块体非晶态合金展现出了相对更好的生物相容性。结果表明,在目前的CoCrMoPB块体非晶态合金中,Cr10Mo10展现了最好的抗腐蚀性能和生物相容性。(2)在第一个工作的基础上,为了进一步提高Co_(60)Cr_(10)Mo_(10)P_(14)B6块体非晶态合金(以下标记为Fe0)的玻璃化形成能力和性能,我们用Fe部分替换其中的Co元素,由此制备出Co45Fe15Cr10Mo10P_(14)B6(以下标记为Fe15)和Co30Fe30Cr10Mo10P_(14)B6块体非晶态合金(以下标记为Fe30)。结果表明,Fe的添加提高了CoCrMo合金的玻璃化形成能力,Fe30的临界尺寸达到2 mm。抗腐蚀能力测试结果表明,在Hank’s溶液中,目前CoCrMo块体非晶态合金的抗腐蚀能力随Fe含量的增加而增强,而在人工唾液中的结果却相反。不过Fe的含量对目前块体非晶态合金的抗腐蚀性能影响并不明显。在离子释放测试中,目前的CoFeCrMoPB块体非晶态合金释放的主要金属离子为Fe和Co离子。在Hank’s溶液中,随着Fe含量的增加Co离子释放量降低,但在人工唾液中却相反,这与电化学腐蚀测试结果相吻合。生物相容性测试结果显示,随着Fe含量的增加,样品的细胞成活率增加,表明对成骨细胞的生物毒性降低,生物相容性得到提高。
[Abstract]:In this thesis. We have successfully prepared a series of CoCrMo bulk amorphous alloys for biomedical materials by the combination of Fluxing purification technique and J-Quenching rapid condensation technique. The thermodynamic properties, corrosion resistance, ion release and biocompatibility were systematically tested and studied. The results are compared with commercial grade medical CoCrMo alloy ASTM F75 and medical stainless steel 316L SS. The main work includes two parts: 1). Combined with Fluxing purification technology and J-Quenching rapid condensation technology. We have successfully prepared Co_(80-x-y)Cr_xMo_yP_(14)B_6(x=5 Y5 with a critical size of 1.5 mm. 5 yg 10; X 10 yg 10. Bulk amorphous alloys, all in Hank's solution PH7. 4) and artificial saliva PH6. 3). The potentiodynamic polarization curves of two kinds of simulated body fluids showed that. The corrosion resistance of Co_(80-x-y)Cr_xMo_yP_(14)B_6 bulk amorphous alloy is much better than that of 316L SS. Compared with ASTM F75. Co70Cr5Mo5P_(14)B6 bulk amorphous alloys (hereinafter referred to as Cr5Mo5) and Co65Cr5Mo10P_(14)B6 bulk amorphous alloys (. The corrosion resistance of Cr5Mo10) is slightly lower than that of ASTM F75. But Co_(60)Cr_(10)Mo_(10)P_(14)B6 bulk amorphous alloy (hereinafter referred to as Cr10Mo10). It is better than ASTM F75.The biocompatibility test results show that. The Co_(80-x-y)Cr_xMo_yP_(14)B_6 bulk amorphous alloy was not toxic to mouse embryonic fibroblasts (NIH3T3). Compared with ASTM F75 and 316L SS. The Co_(80-x-y)Cr_xMo_yP_(14)B_6 bulk amorphous alloy shows better biocompatibility. In the current CoCrMoPB bulk amorphous alloy, Cr10Mo10 exhibits the best corrosion resistance and biocompatibility on the basis of the first work. In order to further improve the glass forming ability and properties of Co_(60)Cr_(10)Mo_(10)P_(14)B6 bulk amorphous alloy (hereinafter labeled Fe0). We partially replace the Co element with Fe. Thus, Co45Fe15Cr10Mo10PHZ 14B6 (marked Fe15 below) and Co30Fe30Cr10Mo10PH14 have been prepared. B6 bulk amorphous alloy (hereinafter labeled Fe30). The results show that. The glass forming ability of CoCrMo alloy was improved by Fe addition. The critical size of Fe30 reached 2 mm. the corrosion resistance test results showed that in Hank's solution. At present, the corrosion resistance of CoCrMo bulk amorphous alloys increases with the increase of Fe content. However, the effect of Fe content on the corrosion resistance of bulk amorphous alloys is not obvious. The main metal ions released by CoFeCrMoPB bulk amorphous alloys are Fe and Co ions. In Hank's solution, the release amount of Co ions decreases with the increase of Fe content. The biocompatibility test showed that the cell survival rate increased with the increase of Fe content. The results showed that the biotoxicity of osteoblasts was decreased and the biocompatibility was improved.
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG139.8;R318.08

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本文编号：1377131