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(xué)性能較差，不能用作承載骨修復(fù)材料。316L不銹鋼雖然具有良好的力學(xué)性能，但其生物相容性較差，常常引起不良反應(yīng)或?qū)е率?。本論文?duì)HA／316L不銹鋼這一新的材料體系進(jìn)行了研究，試圖制備出兼具二者優(yōu)點(diǎn)的生物復(fù)合材料，并采用梯度結(jié)構(gòu)來(lái)改善界面結(jié)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(duì)稱生物功能梯度材料(FGM)、

2、HA／316L不銹鋼對(duì)稱生物FGM以及各梯度層對(duì)應(yīng)成分配比的HA／316L不銹鋼復(fù)合材料。測(cè)定了相對(duì)密度和抗彎強(qiáng)度，采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)和金相顯微分析等技術(shù)對(duì)材料進(jìn)行了物相和微觀結(jié)構(gòu)的分析。結(jié)果表明，隨著316L不銹鋼含量的增加，材料的相對(duì)密度增加，抗彎強(qiáng)度大大提高，材料的力學(xué)性能得到大幅度提高。HA和316L不銹鋼兩相在熱壓過(guò)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(jié)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(méi)有明顯的宏觀界面，在各梯度層內(nèi)部及界面都沒(méi)有裂紋及大孔洞出現(xiàn)，界面結(jié)合緊密。 采用模擬體液(SBF)浸泡實(shí)驗(yàn)對(duì)HA／316L不銹鋼生物FGM的體外生物活性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，HA／316L不銹鋼生物FGM：經(jīng)模擬體液浸泡一段時(shí)間后，表面會(huì)有類骨磷灰石層形成，且隨著HA含量的增加和浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，而體液的pH值變化不大。表

4、明通過(guò)合理設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)SBF中表面類骨磷灰石的形成機(jī)理。類骨磷灰石的形成包括晶核形成和晶體長(zhǎng)大兩個(gè)過(guò)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(jìn)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(huì)發(fā)生變