随着科技进步,人们生活水平不断提高,人类寿命的延长和人口老龄化现象加重,骨质疏松以及由疾病、创伤所引发的骨组织损伤受到越来越多的人关注,迫切需要学术界和医学界的解决。聚磷酸钙（Calcium Polyphosphate,CPP）是钙磷基陶瓷材料,因为其具有良好的生物相容性、骨传导性、生物降解性和良好的力学强度,渐渐变得被人重视,在骨修复方面具有良好的发展潜力。但是,目前在烧结制备CPP的过程中,由于晶型转变导致材料性能存在差异,聚合程度也会对性能产生影响,CPP材料在临床骨替代的应用方面受到限制。同时,氮化硅（Si3N4）生物陶瓷材料在医学植入物中的应用前景较大,它具有良好的力学性能、骨传导性和生物相容性。因此,本文通过改变烧结温度和保温时间,设计制备了不同聚合度和不同晶型的CPP粉末。经过成型烧结工艺制备出CPP陶瓷和Si3N4/CPP复合陶瓷,控制致孔剂含量制备多孔及梯度多孔陶瓷试样,对其相组成和性能进行探索。通过改变烧结温度和保温时间得到不同晶型和不同聚合度的CPP粉末,经过压制成型烧结制备出CPP陶瓷试样,对材料的性能进行分析。结果表明,在500℃下保温不同时间得到的晶型不同,其中保温1和5 h得到γ型CPP,保温10和15 h得到γ型和β型共存,说明500℃处于晶型转变温度范围内,且保温时间增加,晶型转变程度增大。当保温10 h的情况下,CPP在500～600℃晶型为γ型和β型共存,650～950℃全部是β型CPP;保温时间不同得到不同聚合度的CPP陶瓷材料,聚合度随保温时间增加而增大,对应的抗压强度先增后减,其中强度最高的材料对应保温时间为10 h,强度达到18.45 MPa;当保温时间继续增加到15 h时,聚合度增加的同时,材料的抗压强度有所下降,微观形貌可以看到颗粒较大,由于保温时间过长导致部分颗粒增大团聚,影响结合性能;多孔CPP陶瓷材料随着致孔剂含量增加,孔隙率增大,抗压强度相应减小。当致孔剂体积比含量为30%时,孔隙率接近60%,抗压强度为4.96 MPa。梯度多孔CPP材料的微观形貌可以明显看到三层结构,且各层间结合良好,梯度多孔CPP陶瓷结构相比于单一致孔剂层的CPP,具有更高的力学强度,且孔隙率仍较高,综合性能更好,有利于其作为骨替代植入物的应用。CPP陶瓷材料在体外Tris溶液和SBF溶液中浸泡结果表明,聚合度越大,降解速率越慢,但在SBF溶液中降解比Tris溶液快。降解28天后,在试样表面产生腐蚀孔隙和裂缝,表面上沉积了细小颗粒状的含有碳酸根的磷灰石。在SBF溶液中降解后,材料的抗压强度降低为原来的1/2左右,其中保温10 h的CPP陶瓷试样强度最高,为9.65 MPa。基于CPP陶瓷材料的性能研究,从混合粉末的分散及烧结制度来制备不同比例Si3N4/CPP复合陶瓷试样以及多孔复合陶瓷试样,通过观察物相、微观组织和强度来比较Si3N4添加后的材料性能,然后研究材料在体外浸泡过程中的变化。结果表明,不同比例的Si3N4/CPP复合陶瓷材料的抗压强度随Si3N4含量增加而增大,当复合比例为40:60时,抗压强度达到24.88 MPa,比纯CPP陶瓷的强度提高约35%。多孔Si3N4/CPP复合陶瓷材料根据致孔剂含量和粒径不同,得到的力学性能也不同,其中当致孔剂粒径在80～120目时,抗压强度最高达到9.57 MPa,当致孔剂粒径在50～80目时,抗压强度最高为8.76 MPa;致孔剂含量增加,复合陶瓷的微观形貌表现出表面的孔径尺寸增大,且大孔内部含有尺寸较小的孔隙,利于植入物周围骨细胞粘附和骨组织、血管长入。不同比例Si3N4/CPP复合陶瓷材料在体外Tris溶液和SBF溶液中浸泡,复合陶瓷的降解速率随Si3N4含量的增加而增大,说明Si3N4能够提高复合材料的降解性能。材料浸泡后,表面均产生类骨羟基磷灰石。当Si3N4占比40%时,沉积物的分布更广泛,尺寸更均匀,形状呈圆球状颗粒。复合陶瓷在SBF溶液浸泡后,抗压强度有所降低,且Si3N4含量越大,强度下降地越多。因为材料中的Si3N4被SBF溶液侵蚀,使复合材料中两种物质结合处产生间隙,结合力降低,强度下降,且这种现象会随着Si3N4含量的增大而加剧。