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《哈尔滨工程大学》 2014年
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生物医用(HA+β-TCP)/Mg合金相互渗透复合材料的组织与性能

李竞涛  
【摘要】:为获得可控降解的硬骨组织植入材料,本文制备了羟基磷灰石和β-磷酸三钙双相陶瓷与镁合金相互渗透而成的互穿网络结构复合材料,以期实现羟基磷灰石、β-磷酸三钙和镁合金三种材料在生物医用中的优势互补。论文将由液相沉淀法制备所得的单相羟基磷灰石与β-磷酸三钙粉末,分别按照HA/β-TCP的比例为10/90、20/80、30/70、40/60和50/50混合制备双相陶瓷浆料,然后应用有机泡沫浸渍法烧结制备了三维通孔的陶瓷支架,最后采用真空吸铸方式将Mg-5Sn合金、Mg-2Y合金、Mg-3Zn合金熔体注入多孔陶瓷预制体从而构建相互渗透互穿网络结构的(HA+β-TCP)/Mg合金相互渗透复合材料。采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、万能材料试验机、电化学工作站、体外浸泡等分析测试方法对复合材料的微观组织、力学性能和耐腐蚀性能进行了表征和研究。研究结果表明,所得复合材料为互穿网络结构,基本实现了镁合金在生物陶瓷宏孔和微孔中的充分渗透;复合材料中的生物陶瓷也基本完整保留了其三维贯通的骨架形态。陶瓷成分中HA/TCP配比对金属-陶瓷的界面结合形式有一定的影响,随着HA比例的升高,陶瓷内部颗粒的分散性增强,但金属对陶瓷的润湿性能下降,当HA/β-TCP配比为50/50时,合金液未能完全渗入陶瓷微孔,造成整个陶瓷-金属界面结合较差。所得复合材料的压缩强度介于114MPa和196MPa之间,远远高于双相陶瓷骨架的压缩强度,基本可以满足对植入材料强度的要求。电化学测试结果显示,几种复合材料的腐蚀倾向均低于其相应合金的。通过对腐蚀机制的研究发现,合金块体表现为晶间腐蚀或是整个表面的均匀腐蚀;复合材料则表现出了多种腐蚀机制:对于(HA+β-TCP)/Mg-2Y系列复合材料,不论HA/β-TCP配比如何变化均表现为点蚀、缝隙腐蚀和晶间腐蚀的共同作用,因而其耐蚀性能较差;而对于(HA+β-TCP)/Mg-5Sn 和(HA+β-TCP)/Mg-3Zn 系列复合材料,当 HA/β-TCP 配比较低时,腐蚀以陶瓷-金属融合区的点蚀为主;配比稍高时则耐蚀性能较好;当配比达到50/50时则主要表现为严重的缝隙腐蚀。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TB33;R318.08

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