论文部分内容阅读
在过去的40年中,生物材料在为人类治疗疾病与减轻痛苦方面作出了巨大贡献,目前应用较为成熟的生物材料有不锈钢、钴基合金、钛合金。医用材料已在八千多种医用器械中得到应用,但是没有一种材料能够完全地满足其临床应用所要求的所有性能,因此进一步设计并开发新型生物医用材料大有必要。近年来,研究者发现镁合金作为医用金属材料具有独特的优势,例如良好的力学相容性、生物相容性以及可降解性,可有效地解决目前生物材料应用中所面临的“遮挡效益”、“毒副作用”以及“二次手术”等难题,因此镁合金有望成为具备完美性能的新一代生物医用材料。但是镁合金的缺点是其可降解性的可控性较差,因此,提高镁合金耐蚀性能成为急需解决的问题。本课题通过热挤压和热处理来调整ZM61Ca0.5镁合金的微观组织,以改善其在仿生溶液中耐蚀性能,同时获得较好的综合力学性能。本文的主要研究结果有:①热挤压可以很大程度上地改善ZM61Ca0.5镁合金的组织结构。随着挤压比的增大,合金组织得到不断的细化,当挤压比为10时,动态再结晶充分进行,合金晶粒得到很大程度上细化(平均晶粒尺寸为6um),原始粗大、条状第二相被压碎后,呈细小、球状态分布。当挤压比为16时,晶粒发生略微的长大,同时第二相也有一定程度上地聚集。②通过热挤压之后,ZM61Ca0.5镁合金在仿生溶液中的耐蚀性能得到改善。随着挤压比的增大,合金耐蚀性能呈先下降再上升再下降的趋势。本实验条件下,挤压比为10时,合金耐蚀性能最优。③热处理之后,ZM61Ca0.5镁合金在仿生溶液中的耐蚀性能得到进一步的改善。本实验条件下,经过330℃×8h+380℃×16h的分级退火之后,合金的耐蚀性能最优。④在经过热挤压及其后续热处理之后,ZM61Ca0.5镁合金综合力学性能得到改善。热挤压很大程度上的提高了铸态合金的强度、显微硬度以及延展性。当挤压比达到10之后,合金显微硬度为81.5HV,抗拉强度约为280MPa,屈服强度约为170MPa,伸长率为13.5%;后续热处理进一步改善了合金力学性能,经过固溶加时效之后,抗拉强度近300MPa,屈服强度为225MPa,伸长率为10.1%.⑤选取铸态、挤压态、退火态以及固溶加时效态ZM61Ca0.5镁合金进行MTT毒性测试,实验结果表明,上述合金对小鼠成纤维细胞(L-929)无毒性,具有良好的生物安全性。