论文部分内容阅读
Fe基块体非晶态合金(金属玻璃)作为一种潜在的生物医用材料,除具有高强度、高硬度和良好的耐腐蚀性能外,与Ti基、Zr基、Mg基和Ca基相比,还具有原料成本低的特点。本论文尝试发展新的应用于生物材料的Fe基块体非晶态合金,主要工作包括以下两部分。第一部分:结合Fluxing提纯技术和J-Quenching技术,成功制备了临界尺寸达6 mm的Fe80-x-yCrxMoyP13C7(x=10,y=10 at.%;x=20,y=5 at.%;x=20,y=10 at.%)块体非晶态合金。测试在Hank’s溶液(PH=7.4)中和人工唾液(PH=6.3)中的抗腐蚀性(测试在37?C恒温水浴槽中进行),并对极化后的离子浓度释放情况以及在小鼠胚胎成纤维细胞(NIH3T3)中的生物相容性进行了测试和研究。结果表明:制备的Fe基块体非晶态合金的抗腐蚀性能明显优于医用不锈钢(316L SS),与商业医用Ti合金Ti6Al4V(TC4)的抗腐蚀性能相近;制备的Fe基块体非晶态合金和TC4的离子释放量明显底于316L SS;制备的Fe基块体非晶态合金比TC4和316L SS有更好的生物相容性;在制备的Fe基块体非晶态合金中,Fe55Cr20Mo5P13C7体现了最优异的性能。第二部分:为了进一步提高作为生物材料的性能,以第一部分工作中发展的Fe55Cr20Mo5P13C7(标记为Co0)块体非晶态合金为基础,用Co元素来部分替换其中的Fe元素,由此制备出Fe45Co10Cr20Mo5P13C7(标记为Co10)和Fe35Co20Cr20Mo5P13C7(标记为Co20)块体非晶态合金。对获得的Co0、Co10和Co20块体非晶态合金进行与第一部分工作相同的性能测试和分析,从而了解Co替换Fe对样品作为生物材料性能的影响。结果表明:在Hank’s溶液中的抗腐蚀性能从强到弱的顺序依次为是Co0、Co20和Co10,在人工唾液中的抗腐蚀性能从强到弱的顺序依次为是Co20、Co0和Co10。同时,结果也表明Co元素的添加对块体非晶态合金的抗腐蚀性影响并不明显。生物相容性从好到差的顺序依次为Co0、Co10和Co20。这表明随着Co元素含量的增大,生物相容性变差,这可能归因于,与Fe相比,Co元素有较大的毒性。