Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究

发布时间：2017-08-25 06:40

  本文关键词：Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究

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【摘要】：镁合金由于其优良的力学性能、生物可降解性以及生物相容性等优点,近年来成为生物材料研究领域的热点。Y元素是一种制备镁基生物材料的有效合金元素。在镁合金中添加Y元素不仅能提高合金的力学性能,而且还能提高合金的防腐蚀性能。尤为重要的是,Y元素毒性小,能够通过代谢排出体外。因此,Mg-Y基生物材料在生物医用材料领域具有广阔的应用前景。本文主要讨论了反挤压工艺和甩丝工艺对Mg-Y基合金的组织结构、力学性能和降解行为的影响。研究表明,反挤压态Mg-Y基合金主要由规则形貌多边形晶粒和细小的析出相组成。该合金在时效温度200℃和300℃条件下表现出明显的时效硬化特性。由于细化的显微组织,析出相的弥散分布和亚稳析出相的存在,导致时效反挤压态Mg-Y基合金具有优良的力学性能。反挤压态Mg-Y基合金的氢脆现象随着时效时间的增加更加明显。随着溶液中离子浓度的增加,浸泡后的反挤压态Mg-Y基合金的力学性能明显降低。这些结果为我们了解人体环境中镁基移植材料力学性能的降低提供了一定的借鉴意义。由于实验室条件有限,要推断反挤压态Mg-7Y-0.5Zn生物移植材料在人体环境中的力学完整性,仅仅是通过室温条件下在大气环境中短暂的力学性能测试是远远不够的,为了更好的说明问题有待于进一步的生物实验。通过研究改良的甩丝工艺制备的Mg-Y基微米丝,我们可以得到以下结论:经过甩丝工艺处理得到的Mg-Y基微米丝具有优良的力学性能和合适的降解速率。当甩丝速度为40m/s时,我们通过改良的甩丝工艺能得到组织均匀,直径约为45μm圆柱状Mg-Y基微米丝,该微米丝具有优良的力学性能和合适的延伸率。Mg-Y基微米丝优良的力学性能与Y原子的固溶强化、细小的晶粒和生成了非晶相有关。由于第二相的减少和均匀的显微组织导致腐蚀过程中点蚀和微电池的消除。Mg-Y基微米丝在SBF溶液中显示了良好的抗腐蚀性能,其降解速率只有0.366mm/y,相当于铸态合金降解速率的1/10。Mg-Y基微米丝具有优良的力学性能和合适的降解速率为生物移植材料的开发提供了一点的先决条件。而且,甩丝工艺是一种直接制备微米丝来纺织镁基生物支架材料的有效工艺。
【关键词】：Mg-Y基生物材料 反挤压 甩丝 力学性能 降解行为
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG379
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9
• 1.2 MG-Y基生物材料的制备方法9-11
• 1.3 MG-Y基生物材料的的力学性能11
• 1.4 MG-Y基生物材料的的降解行为11-13
• 1.4.1 镁合金的腐蚀机理11-12
• 1.4.2 提高Mg-Y合金耐蚀性的探索12-13
• 1.5 MG-Y基生物材料的生物安全性13-14
• 1.6 本文的主要研究内容14-15
• 第2章 实验方法以及分析手段15-21
• 2.1 实验材料制备15-16
• 2.2 反挤压工艺16-17
• 2.3 甩丝工艺17-18
• 2.4 检测方法及设备18-21
• 2.4.1 光学组织分析18
• 2.4.2 XRD物相分析18
• 2.4.3 SEM分析18
• 2.4.4 TEM分析18-19
• 2.4.5 硬度测试19
• 2.4.6 拉伸性能测试19-20
• 2.4.7 腐蚀性能分析20-21
• 第3章 反向挤压对MG-Y-ZN合金结构和性能的影响21-33
• 3.1 MG-7Y-0.5ZN合金的显微结构21-23
• 3.2 时效硬化行为23-26
• 3.3 合金在氢气环境中的力学性能26-29
• 3.4 合金在不同溶液中浸泡后的力学性能29-31
• 3.5 本章小结31-33
• 第4章 甩丝工艺对MG-Y-ZN合金结构和性能的影响33-44
• 4.1 微米丝的微观结构34-36
• 4.2 力学性能研究36-39
• 4.3 降解行为研究39-43
• 4.4 本章小结43-44
• 结论44-45
• 参考文献45-52
• 致谢52-53
• 作者简介53

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 黄晶晶;任伊宾;张炳春;杨柯;;镁及镁合金的生物相容性研究[J];稀有金属材料与工程;2007年06期

2 易建龙;张新明;;Ce对Mg-9Gd-4Y-1Nd-0.6Zr合金微观组织和耐蚀性的影响[J];中国腐蚀与防护学报;2012年03期

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4 范s，

本文编号：735643