生物可降解ZK61-β-TCP復合材料的制備及性能研究.pdf

1、生物醫(yī)用鎂合金因具有與人骨接近的密度和彈性模量、良好的可降解性和生物相容性以及沒有炎癥反應(yīng)等優(yōu)勢，成為最有發(fā)展?jié)摿Φ目山到饨饘倩锊牧稀５蚱湓谌梭w內(nèi)腐蝕速率過快，且與愈合骨的力學性能不匹配等問題而限制了其在臨床上的廣泛應(yīng)用。針對此問題，本文選取ZK61鎂合金粉為基體，β-磷酸三鈣(β-Ca3(PO4)2,簡稱β-TCP)為增強相，采用高能球磨混粉和放電等離子燒結(jié)技術(shù)(SPS)制備了ZK61/β-TCP生物復合材料，以期改善鎂合金的力

2、學性能和腐蝕性能。本課題研究了不同含量β-T CP(x=0,5,10,15 wt.％)對其微觀組織、力學性能、腐蝕性能和細胞毒性的影響，并對比分析了ZK61/5β-T C P復合材料熱擠壓前后組織及性能。
　　研究結(jié)果表明：ZK61/xβ-TCP(x=0,5,10,15 wt.%)復合材料由Mg相、Mg0.97Zn0.03相和β-TCP相組成，其致密度隨β-TCP含量的增加有所下降，但都超過90%；β-T CP的添加起到了強化作用

3、，維氏硬度和抗壓強度隨β-T CP含量的增加而增加，抗壓強度最大達到402±9 MP a；但是β-TCP質(zhì)量分數(shù)為5%時試樣的壓縮應(yīng)變最大，達到19.5%；復合材料的壓縮斷裂方式均屬于脆性斷裂。
　　析氫試驗中，由失重率、析氫量和p H值數(shù)據(jù)分析可知ZK61/5β-T C P試樣的平均腐蝕速率最小，僅為15.9433 mm/a，當β-TCP含量超過5%時抗腐蝕效果減弱。復合材料的腐蝕方式以點蝕為主，腐蝕機制包括電偶腐蝕、局部腐蝕和

4、顆粒剝落，而HA等腐蝕產(chǎn)物包覆在試樣表面是材料腐蝕性能得到改善的本質(zhì)。電化學試驗結(jié)果顯示ZK61/15β-T C P的腐蝕速率最小，腐蝕電位和腐蝕電流分別為-1.4629 V和120.54μA/c m2。復合材料在析氫試驗和電化學腐蝕所表現(xiàn)出腐蝕性能的差異性主要是因為二者腐蝕機理的不同所導致的。細胞毒性試驗結(jié)果顯示L-929細胞在復合材料100%、50%和25%的浸提液下培養(yǎng)24 h、48 h和72 h后，細胞毒性評級都是1級或2級。<

5、br>　　對ZK61和Z K61/5β-T C P試樣熱擠壓處理后，晶粒明顯細化并且晶粒大小均勻。擠壓ZK61和ZK61/5β-T C P的平均維氏硬度、抗壓強度和抗彎強度都提高，抗壓強度分別達到417±2和465±3 MPa，增幅分別達49.4%和37.6%，最大壓縮應(yīng)變增幅達到33.09%和21.06%；同時擠壓ZK61的抗彎強度和抗拉強度都超過擠壓ZK61/5β-T C P，抗拉強度分別為288.59和266.22 MPa，延伸率