鎂鈣系統(tǒng)力學性能與表面吸附的基礎(chǔ)研究.pdf

1、本文結(jié)合了生物材料的應(yīng)用與發(fā)展前景，介紹了生物可降解材料的起源、發(fā)展以及挑戰(zhàn)。作為一種新型的金屬基生物可降解材料，鎂合金的研究和應(yīng)用都處于起步階段。因為鎂合金具有低廉的價格、良好的生物相容性、同人體骨骼匹配的密度和力學性能以及在人體環(huán)境內(nèi)自然降解且無毒性的優(yōu)良特點，所以作為生物可降解材料的鎂合金成為最近生物材料研究的熱點之一。值得注意的是，針對生物可降解的鎂合金研究很多，但基本是以實驗手段為主，缺乏理論支持，為此本文采用了第一性原理的方

2、法，通過計算手段，從理論上對鎂鈣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、力學性能、相變規(guī)律、腐蝕性能以及相關(guān)的電子結(jié)構(gòu)做了一系列研究，并從理論上解釋了這些性能的內(nèi)在機理。
　　 計算結(jié)果表明，在整個成分范圍之內(nèi)，鎂鈣合金相都具有負的生成熱，因此在熱力學上鎂鈣合金相是可以穩(wěn)定存在的。同時，合金的成分對鎂鈣合金相的力學性能有著較大的影響，本次計算中Mg∶Ca=1∶1的合金相具有同人體自然骨骼更為匹配的的楊氏模量并表現(xiàn)為韌性，所以將會是最有前途的可降解植入

3、材料的候選者?？紤]到人體內(nèi)部的壓力環(huán)境，對鎂鈣合金在高壓下的相變進行了系統(tǒng)研究，結(jié)果表明Mg3Ca、MgCa以及MgCa3成分點的鎂鈣合金在高壓作用下分別經(jīng)歷了B CC→HCP、BCC→HCP和FCC→HCP的相變。通過電子結(jié)構(gòu)的分析，說明鈣對決定鎂鈣合金相電子結(jié)構(gòu)和晶體結(jié)構(gòu)起到了關(guān)鍵性的作用。
　　 理論上對鎂合金腐蝕行為的研究很少，為此，本文通過研究鎂鈣合金表面吸附原子的現(xiàn)象，對鎂鈣合金腐蝕行為進行研究。通過第一性原理計算，

4、在本文中對潔凈的純鎂、純鈣以及BCC結(jié)構(gòu)的MgCa合金相的表面能、功函數(shù)等表面性能進行了研究。同時，對鎂(0001)表面電荷的重新分布與表面的構(gòu)型之間的關(guān)系進行了研究。氯原子在鎂(0001)、鈣(111)以及BCC結(jié)構(gòu)MgCa合金的(110)表面的吸附行為也進行了探索。結(jié)果表明氯原子趨向于吸附在類似“空穴位置”的吸附位置，例如鎂(0001)表面的fcc位置、鈣(111)表面hcp位置和MgCa合金(110)表面的long位置。氯在鎂鈣系