学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

可降解Mg-6%Zn/β-Ca_3（PO_4）_2复合材料组织与性能的研究

作　者: 陈福文
导　师: 余琨
学　校: 中南大学
专　业: 材料学
关键词: 镁合金镁基复合材料 Mg-6%Zn/β-TCP 耐蚀性壳聚糖涂层
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 60次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

镁基复合材料作为生物医用材料具有许多优点,特别是可以通过调整增强相的颗粒粒度、添加量、分布等来获得合适的腐蚀速度,使其与硬组织愈合速度一致,因此镁基复合材料可以发展成为新型医用可降解材料。本文主要对镁基复合材料作为可降解医用材料进行了研究,系统分析了镁基复合材料的力学性能和生物腐蚀行为,并且研究了热变形及表面处理对复合材料腐蚀性能的影响。以Mg-6%Zn为基体合金,制备了添加不同量β-Ca3(P04)2(β-TCP)增强相的复合材料,采用压缩试验、弯曲实验、电化学实验、析氢实验以及浸泡实验等方法评估了β-TCP对Mg-6%Zn合金力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果显示：Mg-6%Zn/5%β-TCP具有合适的力学性能(压缩强度为345Mpa,抗弯强度为337Mpa,弹性模量为21Gpa)以及最佳的耐腐蚀性能(最低的腐蚀电流密度、最少的H2释放量,最慢的pH上升速度)。随着β-TCP含量的增加,复合材料的压缩强度和抗弯强度下降,而压缩弹性模量和硬度则上升。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对试样的表面进行了检测,结果表明,β-TCP没有与基体合金产生新的物相,有利于生物相容性,复合材料在模拟体液(SBF)中腐蚀后表面检测到了HA,它能够提高材料的耐蚀性,并具有优异的生物相容性。热变形能有效改善复合材料的耐蚀性能,提高Mg-6%Zn/β-TCP复合材料的自腐蚀电位,降低复合材料的自腐蚀电流密度,减缓SBF pH值的上升速度,减少析氢量。热变形后的Mg-6%Zn/10%β-TCP复合材料耐腐蚀性能最好,电化学腐蚀速率为2.512mm/y,析氢腐蚀速度为6.139mm/y,浸泡腐蚀速度为4.532mm/y。高分子涂层对复合材料耐蚀性的研究结果显示：涂上壳聚糖涂层后的Mg-6%Zn/β-TCP复合材料浸泡过程中溶液pH上升减慢,析氢量降低,其中壳聚糖涂层为7层的复合材料腐蚀性能最好。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章文献综述  8-23
  1.1 生物医用材料及性能要求  8-9
  1.2 骨组织修复材料  9-17
    1.2.1 骨组织修复材料的分类  9-13
      1.2.1.1 生物医用高分子材料  9-10
      1.2.1.2 生物医用陶瓷材料  10-11
      1.2.1.3 生物医用金属材料  11-12
      1.2.1.4 生物医用复合材料  12-13
    1.2.2 生物医用金属材料的分类  13-16
      1.2.2.1 医用不锈钢  13-14
      1.2.2.2 医用钴基合金  14
      1.2.2.3 医用钛合金  14-15
      1.2.2.4 医用贵金属  15-16
      1.2.2.5 医用形状记忆合金  16
    1.2.3 生物医用金属材料目前存在的主要问题  16-17
  1.3 生物医用镁合金  17-21
    1.3.1 镁的腐蚀  17
    1.3.2 镁作为生物医用材料的优势  17-18
    1.3.3 提高生物医用镁合金耐蚀性能的方法  18-21
      1.3.3.1 提高纯度  18-19
      1.3.3.2 合金化  19
      1.3.3.3 快速凝固  19-20
      1.3.3.4 热处理和变形处理  20
      1.3.3.5 表面处理  20-21
  1.4 研究目的和意义  21-23
第二章实验方法  23-30
  2.1 实验原料  23-24
    2.1.1 实验用镁粉和锌粉  23
    2.1.2 实验用β-TCP粉末  23-24
  2.2 复合材料的制备、热变形、表面处理工艺  24-25
    2.2.1 镁基复合材料的制备工艺  24-25
    2.2.2 镁基复合材料的热变形工艺  25
    2.2.3 镁基复合材料的镀膜工艺  25
  2.3 复合材料组织结构分析方法  25-26
    2.3.1 显微组织的观察  25
    2.3.2 密度测定  25-26
    2.3.3 X射线衍射(XRD)  26
    2.3.4 电镜观察(SEM)  26
  2.4 复合材料材料力学性能测试  26-27
    2.4.1 压缩实验  26
    2.4.2 弯曲实验  26-27
    2.4.3 布氏硬度  27
  2.5 复合材料的腐蚀性能测试  27-30
    2.5.1 电化学实验  27-28
    2.5.2 析氢实验  28
    2.5.3 浸泡实验  28-29
    2.5.4 pH值测试  29-30
第三章 β-TCP对Mg-6%Zn合金性能的影响  30-46
  3.1 β-TCP对Mg-6%Zn合金组织结构的影响  30-32
  3.2 β-TCP对Mg-6%Zn合金力学性能的影响  32-34
  3.3 β-TCP对Mg-6%Zn合金腐蚀性能的影响  34-39
    3.3.1 β-TCP对Mg-6%Zn合金电化学极化行为的影响  34-35
    3.3.2 β-TCP对Mg-6%Zn合金析氢行为的影响  35-36
    3.3.3 SBF的pH值  36-37
    3.3.4 质量变化  37-39
  3.4 Mg-6%Zn/β-TCP腐蚀机理的研究  39-45
  3.5 本章小结  45-46
第四章热变形和表面处理对Mg-6%Zn/β-TCP性能的影响  46-60
  4.1 热变形对Mg-6%Zn/β-TCP复合材料性能的影响  46-55
    4.1.1 热变形对Mg-6%Zn/β-TCP复合材料性力学性能的影响  47-48
    4.1.2 热变形对Mg-6%Zn/β-TCP复合材料性腐蚀性能的影响  48-55
      4.1.2.1 电化学实验  48-50
      4.1.2.2 析氢实验  50-51
      4.1.2.3 浸泡实验  51-55
  4.3 复合材料表面处理  55-59
    4.3.1 壳聚糖涂层对热变形Mg-6%Zn/10%β-TCP腐蚀性能的影响  56-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章本文主要结论  60-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
攻读硕士学位期间发表的论文  65

可降解Mg-6%Zn/β-Ca_3（PO_4）_2复合材料组织与性能的研究

内容摘要

全文目录

相似论文