醫(yī)用鎂鈣鋅合金成分設(shè)計(jì)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(xué)和冶金學(xué)兩方面考察相關(guān)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(xiàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)鎂鈣鋅合金的成分進(jìn)行了設(shè)計(jì),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(duì)其進(jìn)行熱處理和離子注入表面改性,并對(duì)合金元素強(qiáng)化機(jī)制及合金在模擬體液(SBF)中的腐蝕行為進(jìn)行了研

2、究。通過和純鎂、鎂鋁鋅合金(AZ91)的性能對(duì)比,評(píng)價(jià)了鎂鈣鋅合金作為硬組織植入物的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Ca和Zn能夠細(xì)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(shí)效后,Mg6Ca2Zn3相彌散析出。合金的壓縮和彎曲性能測(cè)試結(jié)果表明,隨鋅含量的增加,合金的彎曲模量、抗彎強(qiáng)度、彎曲斷裂撓度增大,壓縮模量、抗壓強(qiáng)度、壓縮屈服點(diǎn)等略有降低。
　　 應(yīng)用高能真空金屬離子注入

3、技術(shù)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(jié)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(cè)試的結(jié)果還證實(shí),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(cè)試結(jié)果表明,未經(jīng)離子注入的鎂鈣鋅合金的極化阻力遠(yuǎn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過相同時(shí)間的浸泡,AZ91的質(zhì)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