HA-316L不銹鋼生物功能梯度材料的理化性能及體外生物活性研究.pdf

1、羥基磷灰石(HA)和316L不銹鋼都是臨床上普遍使用的生物材料。HA具有優(yōu)良的生物相容性，但力學性能較差，不能用作承載骨修復材料。316L不銹鋼雖然具有良好的力學性能，但其生物相容性較差，常常引起不良反應或導致失效。本論文對HA／316L不銹鋼這一新的材料體系進行了研究，試圖制備出兼具二者優(yōu)點的生物復合材料，并采用梯度結構來改善界面結合。 采用干粉鋪疊法和熱壓工藝制備了王tA／3 1 6L不銹鋼非對稱生物功能梯度材料(FGM)、

2、HA／316L不銹鋼對稱生物FGM以及各梯度層對應成分配比的HA／316L不銹鋼復合材料。測定了相對密度和抗彎強度，采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)和金相顯微分析等技術對材料進行了物相和微觀結構的分析。結果表明，隨著316L不銹鋼含量的增加，材料的相對密度增加，抗彎強度大大提高，材料的力學性能得到大幅度提高。HA和316L不銹鋼兩相在熱壓過程中發(fā)生了不同程度的固溶，表明HA陶瓷和316L不銹鋼能夠形成好的結合。HA／316L

3、不銹鋼FGM在宏觀上呈現(xiàn)明顯的梯度，微觀上則表現(xiàn)出成分連續(xù)變化，且各成分分布均勻、彌散。各梯度層之間沒有明顯的宏觀界面，在各梯度層內部及界面都沒有裂紋及大孔洞出現(xiàn)，界面結合緊密。 采用模擬體液(SBF)浸泡實驗對HA／316L不銹鋼生物FGM的體外生物活性進行了研究。結果表明，HA／316L不銹鋼生物FGM：經(jīng)模擬體液浸泡一段時間后，表面會有類骨磷灰石層形成，且隨著HA含量的增加和浸泡時間的延長而增加，而體液的pH值變化不大。表

4、明通過合理設計梯度層的成分配比能夠制備出具有良好生物活性的HA／316L不銹鋼FGM。 探討了HA／316L不銹鋼FGM在靜態(tài)和動態(tài)SBF中表面類骨磷灰石的形成機理。類骨磷灰石的形成包括晶核形成和晶體長大兩個過程。影響類骨磷灰石形成的主要因素材料的表面狀態(tài)和SBF中的鈣、磷離子濃度。因而磷灰石晶核首先在粗糙表面或表面缺陷部位形成，而鈣、磷離子濃度的增加能促進磷灰石的形成。由于鈣、磷離子濃度的影響，靜態(tài)SBF中磷灰石的形貌會發(fā)生變