新型生物醫(yī)用鎂鋅鈣鍶合金的組織及性能研究.pdf

1、AdissertationsubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchonMicrostructureandPropertiesofBiomedicalMgZnCaSrAlloysByXiangMengSupervisor：ProfShaokangGuanMaterialogySchoolofMaterialsScienceandEngineeringMay2013

2、摘要摘要可降解骨植入材料因其可在植入生物體后不斷降解，不需要取出，已成為當(dāng)前生物材料領(lǐng)域的國際研究前沿與熱點。鎂合金不僅具有良好的力學(xué)相容性、生物相容性，并且能夠在生物體內(nèi)逐漸降解，因而作為一種極有發(fā)展?jié)摿Φ目山到夤侵踩氩牧先找媸艿饺藗兊那嗖A。目前大規(guī)模使用的生物醫(yī)用鎂合金材料有AZ31、WE43等，但這些合金中均含有對人體有毒性作用的鋁及稀土元素。因此當(dāng)前制備出既有較好的力學(xué)性能、耐腐蝕性能，同時對人體無毒并起到一定治療作用的鎂合金，

3、具有較高的實用價值。本文選用具有良好生物相容性的Zn、Ca和Sr元素為微合金化元素，制備了新型的MgZnCaSr合金。系統(tǒng)研究了Sr元素及Ca元素含量對合金組織、力學(xué)性能和耐腐蝕性能的影響，并通過改變固溶處理條件，利用合金各性能的變化，找到最佳的固溶處理方式。研究結(jié)果表明，ca與Sr兩種元素對合金均有較大的細(xì)化作用。鑄態(tài)組織有0【Mg及含Ca與含Sr的第二相組成。隨著合金中sr元素含量的增加，合金的晶粒不斷細(xì)化，合金第二相晶界呈現(xiàn)先細(xì)化

4、后粗化的趨勢；當(dāng)合金中Sr元素繼續(xù)增加時，大量第二相聚集在晶界處，形成粗大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。Ca元素與sr元素對第二相的影響趨勢不同，隨著Ca的增加，合金的第二相不斷粗化。力學(xué)性能隨著合金中Ca和Sr元素含量的增加呈現(xiàn)先增強(qiáng)后降低的規(guī)律，合金耐蝕性能隨著合金中第二相的增多不斷下降，添加少量的Sr元素和Ca元素對合金的耐蝕性能影響不大。通過對合金腐蝕產(chǎn)物的掃描，發(fā)現(xiàn)合金的腐蝕產(chǎn)物層中含有sr元素，含有Sr元素的羥基磷灰石層對合金起到一定的保護(hù)作

5、用，提高合金的耐蝕性能，同時從合金中降解出來的Sr元素對骨形成有一定的幫助作用，可以提高骨形成能力。為進(jìn)一步提高合金的性能，本文對綜合性能較好的Mg2Zn025Ca03Sr合金進(jìn)行了不同工藝條件的固溶處理，對固溶處理后的合金分別作了金相、力學(xué)性能和耐蝕性能的表征，結(jié)果表明：在相同的固溶溫度條件下，隨著保溫時間的延長，合金中第二相逐漸減少，發(fā)生固溶的第二相增多。隨著固溶溫度的升高，合金的拉伸性能呈現(xiàn)先升高后降低的規(guī)律；合金的自腐蝕電位不斷