可降解镁基生物功能梯度材料的制备及表征

来源 :郑州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qweaz1
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
具有良好的生物相容性和可降解性的镁合金是具有极大发展潜力的骨植入材料。但是镁合金的力学性能不足和腐蚀过快是目前临床应用的难题。因此需要对镁合金进行加工及表面改性,以提高镁合金的力学性能和降解可控性能。  搅拌摩擦加工技术(Friction stir processing,FSP)能够使镁合金晶粒细化,第二相分布均匀。羟基磷灰石(HA,Ca10(PO4)6(OH)2)和贝塔型磷酸三钙(β-TCP,Ca3(PO4)2)作为骨骼的重要组成成分,具有良好的生物相容性和骨诱导性。因此,本文采用搅拌摩擦加工制备Mg基/HA复合材料和Mg基/β-TCP复合材料,既能提高镁合金的力学性能又能发挥HA和β-TCP的骨诱导性。在Mg/HA搅拌层或Mg/β-TCP搅拌层上再进行双脉冲电沉积制备可降解HA涂层,获得镁基功能梯度材料,实现骨植入器械诱导骨修复的时序性。利用金相显微镜、扫描电镜及能谱、X衍射仪、浸泡试验、结合强度测试等实验研究镁基功能梯度材料的微观组织结构、组成及体外降解性能。揭示了搅拌摩擦加工参数及HA和-TCP对得到镁基功能梯度材料组织和性能的影响规律,探讨镁基功能梯度材料的体外降解机理。  研究结果表明:采用多道次FSP将HA、β-TCP分别和Mg-Zn-Y-Nd合金制备Mg基/HA复合材料、Mg基/β-TCP复合材料,单道次加工得到的复合材料搅拌层中增强体团聚现象严重,但是增强体的存在使得晶粒细化;当加工道次增加时,增强体随加工过程被剪碎,在基体中分散均匀,当加工道次为4道次时,HA和β-TCP分别均匀的分散在镁合金中。  给进速度为25mm/min搅拌摩擦加工4道次制备得到的Mg基复合材料显微硬度提高,其中Mg基/HA复合材料和Mg基/β-TCP复合材料加工区硬度分别达到87HV、84HV,均远高于硬度值为48HV的均匀退火态镁合金。  两种镁基复合材料的腐蚀速率均低于均匀退火态镁合金,这是由于搅拌摩擦加工得到的镁基复合材料组织均匀,晶粒细小,提高其耐蚀性。FSP制备的Mg基/HA复合材料的耐蚀性能好于Mg基/β-TCP复合材料。其腐蚀形貌分析显示搅拌摩擦加工得到的两种复合材料表面形成一层腐蚀产物膜,有效的阻碍合金腐蚀。  在FSP1道次的Mg/β-TCP搅拌层和Mg/HA搅拌层上分别电沉积,在电流密度0.1mA/cm2,时间5s、15s、1min、5min制备得到的涂层前期形貌变化为花苞状到花朵状,HA优先生长在增强体团聚的搅拌层表面,有增强体的搅拌层作为过渡层使得HA涂层形成所需能量降低,故优先生长在该部位。  采用双向脉冲电沉积分别在FSP4道次的Mg/β-TCP搅拌层和Mg/HA搅拌层表面制备涂层,涂层均匀致密,涂层与搅拌层的结合强度提高,Mg基/HA功能梯度材料结合强度为29.6MPa,Mg基/β-TCP功能梯度材料结合强度26.3MPa,FSP4镁合金表面制备HA涂层结合强度为23.1MPa。  分析两种功能梯度材料的腐蚀速率和腐蚀形貌可知,Mg基/HA生物功能梯度材料和Mg基/β-TCP生物功能梯度材料浸泡336h后的平均腐蚀速率分别为0.028mg/cm2·h、0.030mg/cm2·h,相对于搅拌摩擦加工态复合材料,腐蚀速率明显降低,并且Mg基/HA功能梯度材料的腐蚀速率最小,且由腐蚀形貌分析知涂层对基底材料保护有效期为168h。
其他文献
目的 探讨人工智能硅藻自动化识别系统在实际案例中的应用,为应用该系统进行硅藻定量分析提供参考,并对该系统所搭载的深度学习模型进行验证.方法 收集10例水中尸体的器官进
为有效保护水环境,控制水体的污染,首先需要对水体进行水质评价。水质评价能确定水体单元水质级别,评定其污染的程度,弄清水体质量变化规律,从而为水环境功能分区,水体污染的治理,以
反贫困是古今中外治国理政的一件大事.打赢脱贫攻坚战,是我们党作出的庄严承诺.本文分析了精准培训在云南脱贫攻坚中的重要作用;阐述了以深入学习贯彻习近平总书记扶贫开发战
目的 探讨法医毒物分析中液相色谱-串联质谱(liquid chromatography-tandem mass spectrome?try,LC-MS/MS)法检测血液中毒品类(甲基苯丙胺、吗啡、氯胺酮)、苯二氮蓝卓类(艾
随着工业化水平的不断提高,VOCs污染进一步扩大。环保部门严格控制有机污染物的排放。本文以在化工生产方面得到广泛应用的均三甲苯为主要研究对象,采用光催化法净化气体。BiOBr以其独特优势较好地克服了以TiO2为代表的第1代光催化剂的利用效率低的缺陷。因此,得到了广泛的应用。BiOBr的制备方法不同,所得样品的结构及性质也有差异。本实验以Bi(N03)3·5H20为铋源,CTAB为溴源。采用水热法制
学位