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恒定的磁场和电场能够刺激骨质形成,加快愈合骨坏损处。本研究根据磁场能够促进骨细胞生长这一生物学特点,设计并研制了一种磁性可切削生物活性微晶玻璃(MMBGC),它既有生物相容性和生物活性,又具有较高的机械强度和良好的韧性和可切削性。 本论文以K2O-MgO-CaO-SiO2-P2O5-Fe2O3-F系统微晶玻璃作为研究对象,通过调整添加剂的含量,研究其对磁性可切削生物活性微晶玻璃的显微结构和性能的影响。利用DTA曲线制定晶化温度制度。用XRD、SEM、EDS、ASTM和磁天平等方法对材料的相组成、显微结构和性能进行测试。结果表明,ZnO、Fe2O3和ZrO2添加剂的含量与物理性能呈非线性关系。本系统中,ZnO含量为4(wt)%、Fe2O3为6(wt)%、ZrO2为4(wt)%时,微晶玻璃的综合性能最好,其抗弯强度190.26MPa、断裂韧性为3.35 MPa·m1/2、显微硬度为411HV、饱和磁化强度为3.818 Am2/Kg及居里温度为124℃。适量的ZnO和Fe2O3能够促进晶体生长,有助于样品中形成框架状结构,使之具有长径比大、相互交织的显微结构,有利于其强度和韧性的提高。通过t-ZrO2的相变增韧,能够显著增加玻璃的韧性,并且和F离子一起促成棒状云母晶体的形成。三种添加剂都可以作为晶核剂。两种或两种以上的多种晶核剂同时添加具有复合效应,与添加一种晶核剂相比,复合添加剂具有更细的晶粒尺寸和更高的机械性能。 本论文还分析了温度制度对相组成和显微结构的影响,以及相组成和显微结构对性能的影响。研究表明,延长保温时间和提高晶化温度对晶化有同样的功效;晶粒尺寸越大的微晶玻璃抗弯强度越高,断裂韧性越好;片状云母晶体的含量越高可切削性越好;微晶玻璃中存在多种增韧作用:t-ZrO2相变增韧、断裂纹偏转增韧和弥散增韧等。 利用SEM、EDS、EPMA及拉曼光谱等方法对浸泡在模拟体液(SBF)中的MMBGC和植入兔子体内的MMBGC和生物玻璃(BG)进行了分析。结果显示,MMBGC具有良好的生物相容性和生物活性。作者认为这是一种很有发展潜力的新型人工材料。