Mg-Zn-Zr-Mn生物镁合金及骨螺钉的医用性能研究

发布时间：2017-06-17 02:02

  本文关键词：Mg-Zn-Zr-Mn生物镁合金及骨螺钉的医用性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本研究选用具有良好生物相容性的Zn、Zr、Mn合金元素，通过真空熔炼法制备得到Mg-3.0wt%Zn-0.8wt%Zr-xwt%Mn（x=0,0.1,0.5,1.0,1.5）系列合金。利用光学显微镜、扫描电镜、万能电子拉伸机、电化学工作站等设备研究了Mn含量变化对Mg-3.0wt%Zn-0.8wt%Zr合金组织及性能的影响，，从而优化合金成分；选取最优成分合金加工成标准拉伸试样，通过在模拟体液中浸泡不同时间研究浸泡对拉伸性能的影响规律；另外将Mg-3.0wt%Zn-0.8wt%Zr合金加工成松质骨钉及棒状试样，进行体内外降解实验，研究其生物性能，得到以下结论： 1.随着Mn含量的增加，铸态合金晶粒尺寸基本没有变化，挤压时效态合金晶粒尺寸逐渐减小。当Mn含量为1.0wt%时，平均晶粒尺寸达到10μm左右，随着Mn含量的继续增加，晶粒尺寸基本不变。抗拉强度和屈服强度随着Mn含量的增加先增加后降低，在Mn含量为1.0wt%时达到最大约为255MP，延伸率随着Mn含量升高整体呈下降趋势。随着Mn含量的增加，自腐蚀电位增大，合金耐蚀性能升高，当Mn含量为1.0wt%时，合金耐蚀性能最好，随着Mn含量的继续增加，耐蚀性能有所下降。 2. Mg-3.0wt%Zn-0.8wt%Zr-1.0wt%Mn拉伸试样随着浸泡时间的延长，抗拉强度及屈服强度逐渐降低，合金力学性能迅速下降，断裂形式也从微孔聚集型断裂转变为解理断裂。 3. Mg-3.0wt%Zn-0.8wt%Zr松质骨钉体外降解实验显示，钉体与钉帽连接处及螺纹部位腐蚀降解较快，腐蚀机制主要以点蚀为主；动物实验表明：松质骨钉植入一个月后整体形貌较为完整，钉体和钉帽剩余体积分数分别保持在60%和90%以上，三个月后钉体和钉帽剩余体积分数保持在35%和45%以上，植入到髁部的松质骨钉腐蚀降解速率较粗隆至髓腔间要快。松质骨钉周围形成新生骨组织，说明其具有优异的生物相容性。
【关键词】：Mg-Zn-Zr-Mn合金 力学性能 松质骨钉 体内外降解实验
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TG146.22;R318.08
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 ：绪论9-18
• 引言9
• 1.1 镁合金作为医用植入材料的优势及存在问题9-10
• 1.1.1 镁合金作为植入材料的优势9-10
• 1.1.2 镁合金作为植入材料存在的问题10
• 1.2 提高镁合金耐蚀性能的主要方法及研究现状10-15
• 1.2.1 合金化11-13
• 1.2.2 晶粒细化13-14
• 1.2.3 热处理14
• 1.2.4 表面处理14-15
• 1.3 镁合金器件研究现状15-16
• 1.3.1 心血管支架材料15-16
• 1.3.2 骨固定材料16
• 1.4 研究的目的与意义16
• 1.5 研究内容16-18
• 第二章 生物可降解 Mg-3Zn-0.8Zr-xMn 合金组织与性能研究18-32
• 2.1 实验材料、设备及方法18-21
• 2.1.1 实验材料及设备18-19
• 2.1.2 金相显微观察19-20
• 2.1.3 力学性能测试20
• 2.1.4 浸泡实验20-21
• 2.1.5 电化学测试21
• 2.2 Mn 元素对 Mg-Zn-Zr-Mn 合金组织及性能的影响21-31
• 2.2.1 Mn 元素对 Mg-Zn-Zr-Mn 合金显微组织的影响21-23
• 2.2.2 Mn 元素对 Mg-Zn-Zr-Mn 合金力学性能的影响23-27
• 2.2.3 Mn 元素对 Mg-Zn-Zr-Mn 合金腐蚀行为的影响27-31
• 2.3 本章小结31-32
• 第三章 Mg-Zn-Zr-Mn 合金力学性能随浸泡时间的演变规律32-38
• 3.1 实验材料、设备及方法32-33
• 3.1.1 实验材料及设备32
• 3.1.2 实验方法32-33
• 3.2 结果与讨论33-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第四章 Mg-3Zn-0.8Zr 骨螺钉体内外降解实验38-50
• 4.1 实验材料、设备及方法38-40
• 4.1.1 实验材料及设备38-39
• 4.1.2 实验方法39-40
• 4.2 实验结果与讨论40-49
• 4.2.1 体外浸泡实验40-42
• 4.2.2 影像学分析42-43
• 4.2.3 Micro-CT 检测结果43-48
• 4.2.4 组织学评价48-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第五章 全文结论50-51
• 参考文献51-55
• 发表论文和参与项目55-56
• 致谢56-57

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：457013