醫(yī)用鎂鈣鋅合金成分設計及表面改性研究.pdf

1、醫(yī)用鎂合金作為可吸收的植入材料具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。本課題通過從生物學和冶金學兩方面考察相關元素的作用,優(yōu)選出了鈣和鋅作為合金元素,并在查閱大量文獻的基礎上,對鎂鈣鋅合金的成分進行了設計,熔煉出了兩種相同鈣含量、不同鋅含量的鎂鈣鋅合金,即Mg-1.0 wt.％Ca-0.3 wt.％Zn和 Mg-1.0wt.％Ca-1.0 wt.％Zn。隨后對其進行熱處理和離子注入表面改性,并對合金元素強化機制及合金在模擬體液(SBF)中的腐蝕行為進行了研

2、究。通過和純鎂、鎂鋁鋅合金(AZ91)的性能對比,評價了鎂鈣鋅合金作為硬組織植入物的優(yōu)勢和特點。
　　 實驗結果表明,Ca和Zn能夠細化鎂合金的組織,在合金中形成二元相Mg2Ca和三元相Mg6Ca2Zn3,合金經(jīng)過人工時效后,Mg6Ca2Zn3相彌散析出。合金的壓縮和彎曲性能測試結果表明,隨鋅含量的增加,合金的彎曲模量、抗彎強度、彎曲斷裂撓度增大,壓縮模量、抗壓強度、壓縮屈服點等略有降低。
　　 應用高能真空金屬離子注入

3、技術將 Ti離子和 Zr離子在110 keV的能量下,分別以5×1016 ions／cm2、1.0×1017 ions／cm2、1.5×1017 ions／cm2三種不同劑量注入到純鎂、鎂鈣鋅合金和AZ91合金的表面。EDS和XPS分析結果表明,離子注入后,合金表面的元素含量隨著注入劑量的增加而增大,注入的Ti離子在合金表面形成了 TiO2層。離子注入前后表面納米壓痕測試的結果還證實,離子的注入使合金表面硬度和模量均有一定程度的提高。<

4、br>　　 三電極體系測試結果表明,未經(jīng)離子注入的鎂鈣鋅合金的極化阻力遠高于純鎂,但低于 AZ91；Zr離子注入后合金的極化阻力均高于 Ti離子注入的合金。
　　 鎂鈣鋅和 AZ91合金在SBF中的浸泡實驗結果表明,經(jīng)過相同時間的浸泡,AZ91的質量損失速率較低,其次為鋅含量為1.0wt.％的鎂鈣鋅合金；離子注入后合金的腐蝕速率均顯著降低,其中鋅含量為1.0wt.％的鎂鈣鋅合金的腐蝕速率最低,其耐腐蝕性優(yōu)于AZ91。鎂鈣鋅合金