生物可降解骨折内固定用镁基复合材料研究

发布时间：2017-06-13 23:03

  本文关键词：生物可降解骨折内固定用镁基复合材料研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在骨科骨损伤修复应用中,可降解良好生物活性镁合金和他的复合材料吸引了全社会人员的显著关注。由于可降解良好生物活性镁合金和镁基复合材料克服了生物医用可降解高分子材料力学性能不足的弊端,克服了临床应用的金属材料不可降解的弊端,成为新一代生物可降解植入材料,在骨折内固定、血管支架、血管吻合钉等领域有着广阔的应用前景。因此,对镁合金和镁基复合材料的研究意义重大。本文采用熔炼法制备了Mg-3Zn-0.8Zr合金及2β-TCP/Mg-3Zn-0.8Zr复合材料,并对其进行热模拟压缩实验,研究材料的热变形行为。对Mg-3Zn-1.6Zr-1β-TCP复合材料中的陶瓷颗粒β-TCP进行表面包覆MgO改性处理,对Mg-3Zn-1.6Zr-1HA复合材料中的陶瓷颗粒HA的表面进行包覆MgO的改性处理,制备了挤压态1β-TCP/Mg-3Zn-1.6Zr、1m-β-TCP/Mg-3Zn-1.6Zr、1HA/Mg-3Zn-1.6Zr和1m-HA/Mg-3Zn-1.6Zr复合材料,并对其微观组织、力学性能及浸泡在SBF中的腐蚀性能进行研究,研究结果表明:1.Mg-3Zn-0.8Zr合金和2β-TCP/Mg-3Zn-0.8Zr复合材料在热挤压的过程中发生了动态再结晶。Mg-3Zn-0.8Zr合金和2β-TCP/Mg-3Zn-0.8Zr复合材料最佳热变形温度范围分别为250-300℃和300-350℃。纳米β-TCP的添加使材料塑性变形更加困难。2.相比1β-TCP/Mg-3Zn-1.6Zr复合材料,1m-β-TCP/Mg-3Zn-1.6Zr复合材料的晶粒得到细化,屈服强度和抗拉强度分别增加到295.578 MPa和326.11 MPa,腐蚀速率得到降低,稳定在8 mm/y。3.HA表面改性之后,1HA/Mg-3Zn-1.6Zr复合材料的晶粒尺寸更细小、分布更均匀,屈服强度和抗拉强度分别达到291.106 MPa和324.829 MPa。腐蚀速率得到降低,稳定在13 mm/y。
【关键词】：热变形行为 β-TCP/Mg-3Zn-1.6Zr复合材料 1HA/Mg-3Zn-1.6Zr复合材料 微观组织 力学性能 耐蚀性能
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB333;R318.08
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 引言9
• 1.2 生物医用镁合金的特点及镁、锌元素对人体的意义9-11
• 1.2.1 生物医用镁合金的特点9-10
• 1.2.2 镁元素与人体的关系10
• 1.2.3 锌元素与人体的关系10-11
• 1.3 生物医用镁合金面临的问题11
• 1.4 改善生物医用镁合金问题的方法11-14
• 1.4.1 合金化11-12
• 1.4.2 表面处理12-13
• 1.4.3 细化晶粒13
• 1.4.4 复合化13-14
• 1.5 本文研究目的及内容14-16
• 1.5.1 本文的研究目的14-15
• 1.5.2 本文的研究内容15-16
• 第二章 实验方法与材料制备16-23
• 2.1 实验设备16
• 2.2 实验材料16-17
• 2.3 镁合金及其复合材料的制备17-19
• 2.3.1 m-β-TCP的制备17
• 2.3.2 m-HA的制备17-18
• 2.3.3 镁合金的熔铸18-19
• 2.3.4 镁基复合材料的熔铸19
• 2.3.5 镁基复合材料的热挤压变形19
• 2.4 镁合金及其复合材料的组织观察19-20
• 2.4.1 金相组织观察19-20
• 2.4.2 X射线衍射(XRD)鉴定物相20
• 2.4.3 扫描电镜(SEM)分析20
• 2.4.4 透射电镜(TEM)分析20
• 2.5 镁合金及其复合材料的热模拟20-21
• 2.6 镁基复合材料的力学性能测试方法21
• 2.6.1 硬度测量21
• 2.6.2 室温拉伸试验21
• 2.7 镁基复合材料的耐蚀性能测试方法21-23
• 2.7.1 电化学工作站21-22
• 2.7.2 体外浸泡实验22-23
• 第三章 β-TCP对医用Mg-Zn-Zr合金热变形行为的影响23-31
• 3.1 材料的应力应变曲线23-25
• 3.2 材料的本构方程25-27
• 3.3 热变形前后材料的显微组织27-29
• 3.4 本章小结29-31
• 第四章 m-β-TCP对β-TCP/Mg-Zn-Zr复合材料组织和性能的影响31-55
• 4.1 m-β-TCP的X射线衍射分析31-32
• 4.2 m-β-TCP的微观形貌分析32-33
• 4.3 复合材料的显微组织分析33-37
• 4.4 复合材料的力学性能37-39
• 4.5 复合材料的耐腐蚀性能39-53
• 4.6 本章小结53-55
• 第五章 m-HA对HA/Mg-Zn-Zr复合材料组织和性能的影响55-70
• 5.1 m-HA的X射线衍射分析55-56
• 5.2 m-HA的微观形貌分析56-57
• 5.3 复合材料的显微组织分析57-58
• 5.4 m-HA对HA/Mg-Zn-Zr复合材料力学性能的影响58-60
• 5.5 m-HA对HA/Mg-Zn-Zr复合材料耐蚀性能的影响60-69
• 5.6 本章小结69-70
• 第六章 全文结论70-71
• 参考文献71-77
• 发表论文和科研情况说明77-78
• 致谢78-79

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