生物可降解Ca-P陶瓷顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料研究.pdf

1、重量輕、力學(xué)性能適宜、生物安全性高并可降解的鎂及鎂合金材料在骨修復(fù)器材、血管支架和止血夾等可降解植入材料方面孕育著巨大的臨床應(yīng)用前景，但鎂及鎂合金在含有Cl-的生理環(huán)境中存在著降解速率過快的問題，因此可能帶來力學(xué)強(qiáng)度下降過快，pH值的升高以及氫氣產(chǎn)生等問題，這些問題是目前該類材料走向臨床應(yīng)用的主要障礙。針對這一關(guān)鍵問題，本文采用復(fù)合化的形式，通過在鎂合金基體中添加Ca-P陶瓷顆粒，從而起到細(xì)化鎂合金基體晶粒以及提高基體的力學(xué)性能和耐蝕性

2、能的作用。
　　本文首先通過控制冷卻速率制備了不同晶粒大小的純鎂，采用真空熔煉制備了Mg-30％Ca合金，分別研究了晶粒尺寸和第二相對鎂合金腐蝕降解行為的影響。采用高剪切攪拌工藝制備1HA/Mg-3Zn-0.2Ca及1β-TCP/Mg-3Zn-0.2Ca復(fù)合材料，采用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線衍射分析(XRD)從不同尺度觀察表征顯微組織；采用電化學(xué)測試的方法對合金及復(fù)合材料的腐蝕行為進(jìn)

3、行研究，采用熱模擬實驗研究增強(qiáng)相的添加對Mg-Zn-Zr合金熱變形行為的影響，將高剪切熔煉所制備的鑄態(tài)試樣采用等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAE)進(jìn)行變形處理，研究等通道轉(zhuǎn)角擠壓對復(fù)合材料的顯微組織、織構(gòu)及電化學(xué)行為的影響。主要結(jié)論為：
　　1.隨著晶粒尺寸的減少，晶粒細(xì)化可以使鎂的腐蝕敏感性增加，但阻抗及浸泡實驗表明，細(xì)晶鎂在浸泡的過程中可以產(chǎn)生更致密的鈍化層，因此鎂基材料具有更好的耐腐蝕性。
　　2.對于Mg-Ca合金來說，研究表

4、明Mg2Ca相在基體中會作為陽極被優(yōu)先腐蝕與一般鎂合金中的第二相的作用有所不同。Mg-30wt％合金的長時間浸泡實驗（90d）表明，在合金浸泡腐蝕降解的后期會產(chǎn)生一些難降解的腐蝕產(chǎn)物，這些腐蝕產(chǎn)物是具有包覆結(jié)構(gòu)的微粒。
　　3.HA和β-TCP的添加可以有效的細(xì)化Mg合金的晶粒，由于β-TCP與Mg基體具有更小的錯配度，所以其細(xì)化作用更加明顯。HA和β-TCP的添加還可以使鎂合金在浸泡過程中的鈍化層更具有保護(hù)性從而提高M(jìn)g基材料的

5、耐腐蝕性。
　　4.Mg-3Zn-0.8Zr合金以及HA/Mg-3Zn-0.8Zr復(fù)合材料的熱模擬實驗表明：在小于573K時，Mg-3Zn-0.8Zr合金的變形機(jī)制主要為位錯攀移控制的蠕變機(jī)制，大于623K時則部分轉(zhuǎn)變?yōu)榫Ы缁瑒拥淖冃螜C(jī)制，HA的添加則可以部分抑制晶界滑動變形機(jī)制的產(chǎn)生。并且HA的添加可以提高M(jìn)g-3Zn-0.8Zr合金在高溫下的峰值應(yīng)力，這種情況的發(fā)生可能是由于晶粒尺寸減小或者晶內(nèi)分布的HA阻礙位錯運(yùn)動造成。