新型Zn-Mg-Zr三元合金可降解生物材料的研究
发布时间：2021-08-18 11:32
具有良好力学性能的可降解金属是目前生物材料的研究热点,锌的标准电极电位介于Mg和Fe之间,且锌和锌金属具有优良的生物相容性,被视为具有潜力的新一代可降解金属材料。本文设计并制备了不同成分的锌镁锆三元合金,利用金相、硬度、拉伸、电化学测试、浸泡实验等方法来评价合金的力学和腐蚀性能,并对合金元素Mg和Zr的强化机制进行了对比研究。锌镁锆三元合金的微观结构研究表明,合金的金相主要由α-Zn相与α-Zn和Mg2Zn11组成的共晶组织组成,Zr元素在合金中主要以多边形状的富锆相镶嵌在晶界的形式存在。拉伸及硬度测试表明,合金的硬度和抗拉强度随着Mg元素含量的增加而单调递增,Zr元素含量的增加亦提高了合金的强度;其中Zn-3Mg-0.5Zr硬度178HV、抗拉强度193.47±15.96MPa。电化学腐蚀研究表明,其耐腐蚀性介于纯Zn和Zn-2Mg之间,Mg元素的增加可以加快合金的腐蚀速率,而Zr元素能些微提升合金的耐腐蚀性。30天的模拟体液浸泡结果表明,Zn-3Mg-0.5Zr腐蚀速率最慢44.82μm·year-1;通过对腐蚀后形貌的SEM观察和EDS...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
骨折内固定系统
新型 Zn-Mg-Zr 三元合金可降解生物材料的研究形成阳离子，因此可以通过元素的标准电极电动势数值来比较不同金属在体液环境下释放阳离子的难易程度，来判断生物降解的可能性。Cheng[7]研究了 Fe、Mn、Mg、Zn 和 W 等金属的降解行为和体外生物相容性，发现在 Hank’s 溶液中，五种金属的降解速度由高到低为Mg>Fe>Zn>Mn>W。在这些金属中，Mg 和 Fe 作为可降解纯金属在最近几年得到了广泛研究可降解合金：以可降解金属元素为主元素，添加一种或者多种金属元素合金化而成，具有多种显微组织结构。考虑到降解产物的生物安全性，合金化元素的种类和含量应不会导致毒性反应等副作用。根据所要达到的不同性能要求，将不同的合金元素加入可降解金属中。例如Mg 与 Nd、Zn、Zr 等元素合金化后所形成的镁合金具有更高的力学性能和更低的降解速率[8]可降解金属基复合材料：可降解金属基复合材料要求其主要成分为可降解金属，其他非金属组成物质也都有一定的可降解性，且对人体无毒副作用。
新型 Zn-Mg-Zr 三元合金可降解生物材料的研究表 1. 2 不同可降解合金以及人体密质骨的力学性能对比材料 抗拉强度UTS/MPa屈服强度 YS/MPa 延伸率/%密质骨[46]100-150 1~3纯 Mg(铸态)[47]85 20 13Mg-1X（Mn、Zn、Zr、Si、Sn、Y、）[47]75~190(铸态)170~240(热轧)20~80(铸态)115~170(热轧)8~27(铸态)4~20(热轧)Zn-1X（Mg、Ca、Sr）(铸态)[48]164~185 120~130 2Zn-1X（Mg、Ca、Sr）(热轧)[48]220~250 188~206 12~20
【参考文献】：
期刊论文
[1]Processing of a Novel Zn Alloy Micro-Tube for Biodegradable Vascular Stent Application[J]. Chang Wang,Zhentao Yu,Yajun Cui,Yafeng Zhang,Sen Yu,Gongqi Qu,Haibo Gong. Journal of Materials Science & Technology. 2016(09)
[2]铝含量对热浸镀锌合金耐蚀性的影响[J]. 王怀涛,刘子利,徐文龙,周桂斌,王文静. 腐蚀与防护. 2013(02)
[3]体外电化学测试对镁合金体内降解行为的预测[J]. 王佳力,唐键,张鹏,王珏,李扬德,秦岭. 化学进展. 2012(04)
[4]Zr在Mg-9Gd-4Y合金中的晶粒细化机制[J]. 彭卓凯,张新明,陈健美,蒋浩,肖阳. 北京科技大学学报. 2006(02)
[5]生物可降解医用材料的研究进展[J]. 付东伟,闫玉华. 生物骨科材料与临床研究. 2005(02)
[6]应力遮挡效应—寻找丢失的钥匙[J]. 刘振东,范清宇. 中华创伤骨科杂志. 2002(01)
硕士论文
[1]新型可降解生物医用Zn-Sn及Zn-Zr合金的组织及性能研究[D]. 郭浦山.太原理工大学 2017
本文编号：3349811
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
骨折内固定系统
新型 Zn-Mg-Zr 三元合金可降解生物材料的研究形成阳离子，因此可以通过元素的标准电极电动势数值来比较不同金属在体液环境下释放阳离子的难易程度，来判断生物降解的可能性。Cheng[7]研究了 Fe、Mn、Mg、Zn 和 W 等金属的降解行为和体外生物相容性，发现在 Hank’s 溶液中，五种金属的降解速度由高到低为Mg>Fe>Zn>Mn>W。在这些金属中，Mg 和 Fe 作为可降解纯金属在最近几年得到了广泛研究可降解合金：以可降解金属元素为主元素，添加一种或者多种金属元素合金化而成，具有多种显微组织结构。考虑到降解产物的生物安全性，合金化元素的种类和含量应不会导致毒性反应等副作用。根据所要达到的不同性能要求，将不同的合金元素加入可降解金属中。例如Mg 与 Nd、Zn、Zr 等元素合金化后所形成的镁合金具有更高的力学性能和更低的降解速率[8]可降解金属基复合材料：可降解金属基复合材料要求其主要成分为可降解金属，其他非金属组成物质也都有一定的可降解性，且对人体无毒副作用。
新型 Zn-Mg-Zr 三元合金可降解生物材料的研究表 1. 2 不同可降解合金以及人体密质骨的力学性能对比材料 抗拉强度UTS/MPa屈服强度 YS/MPa 延伸率/%密质骨[46]100-150 1~3纯 Mg(铸态)[47]85 20 13Mg-1X（Mn、Zn、Zr、Si、Sn、Y、）[47]75~190(铸态)170~240(热轧)20~80(铸态)115~170(热轧)8~27(铸态)4~20(热轧)Zn-1X（Mg、Ca、Sr）(铸态)[48]164~185 120~130 2Zn-1X（Mg、Ca、Sr）(热轧)[48]220~250 188~206 12~20
【参考文献】：
期刊论文
[1]Processing of a Novel Zn Alloy Micro-Tube for Biodegradable Vascular Stent Application[J]. Chang Wang,Zhentao Yu,Yajun Cui,Yafeng Zhang,Sen Yu,Gongqi Qu,Haibo Gong. Journal of Materials Science & Technology. 2016(09)
[2]铝含量对热浸镀锌合金耐蚀性的影响[J]. 王怀涛,刘子利,徐文龙,周桂斌,王文静. 腐蚀与防护. 2013(02)
[3]体外电化学测试对镁合金体内降解行为的预测[J]. 王佳力,唐键,张鹏,王珏,李扬德,秦岭. 化学进展. 2012(04)
[4]Zr在Mg-9Gd-4Y合金中的晶粒细化机制[J]. 彭卓凯,张新明,陈健美,蒋浩,肖阳. 北京科技大学学报. 2006(02)
[5]生物可降解医用材料的研究进展[J]. 付东伟,闫玉华. 生物骨科材料与临床研究. 2005(02)
[6]应力遮挡效应—寻找丢失的钥匙[J]. 刘振东,范清宇. 中华创伤骨科杂志. 2002(01)
硕士论文
[1]新型可降解生物医用Zn-Sn及Zn-Zr合金的组织及性能研究[D]. 郭浦山.太原理工大学 2017
本文编号：3349811
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3349811.html
教材专著
