镁基金属复合生物材料的制备及其性能研究

发布时间：2025-07-26 14:38

　　镁及镁合金因与自然骨的力学性能相近且具有良好的生物相溶性,作为可降解的骨植入材料受到很大的关注。但是,镁合金易发生电化学腐蚀,过快的腐蚀速率易导致植入失败。通过调整材料成分、组织结构,采用新的材料制备技术及表面处理等方法制备新的镁合金或镁基复合材料降低材料的腐蚀速率是当今生物材料研究的热点。 本研究选用纯镁为基体材料,以镁的氧化物(MgO陶瓷粉末)或将20.21wt%ZnO或20.21wt%ZnO与10wt%HA的混合粉末作为增强相添加添加到镁基体中,采用粉末冶金的方法,制备了三种镁基金属复合材料,即：不同MgO含量的MgO/Mg复合材料,或通过原位生成MgO和Mg-Zn合金,制备的MgO/Mg-Zn/Mg复合材料或MgO/Mg-Zn/HA/Mg复合材料。最后采用阳极氧化法和阳极氧化-聚乳酸涂覆的方法在复合材料的表面分别制备了MgO涂层和PLA/MgO复合涂层。 对复合材料的力学性能(主要包括表面硬度和抗拉强度)进行了测试。通过浸泡法(包括pH值测量法和失重法)和电化学方法(动电位扫描法和交流阻抗法),研究复合材料和涂层在人工模拟体液(SBF液)中的腐蚀速率及腐蚀行为。运用X射线...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
目录
符号、图形符号说明
第一章 绪论
    1.1 生物材料及其发展现状与趋势
        1.1.1 生物材料概述
        1.1.2 生物材料的现状
        1.1.3 生物材料发展趋势
    1.2 镁及其相关材料概况
        1.2.1 纯镁及镁合金的临床实验
        1.2.2 镁基复合材料及其研究现状
    1.3 镁元素及合金元素对人体的意义
        1.3.1 镁元素对人体的意义
        1.3.2 锌元素对人体的意义
        1.3.3 合金元素对人体的意义
    1.4 提高镁及其相关材料耐蚀性能的方法
    1.5 本研究的选题思路、目的与意义
        1.5.1 本研究的选题思路
        1.5.2 材料设计原理
        1.5.3 本研究的目的
        1.5.4 拟开展的研究内容
        1.5.5 本研究的意义
第二章 实验过程
    2.1 研究方案
    2.2 实验材料、试剂、仪器及设备
    2.3 材料极样品的制备
        2.3.1 HA的制备
        2.3.2 镁基MMC的制备
        2.3.3 材料预处理
        2.3.4 涂层的制备
    2.4 实验方法
        2.4.1 力学性能的研究
        2.4.2 失重腐蚀
        2.4.3 电化学实验
        2.4.4 涂层的腐蚀性能测试
    2.5 元素、相成分及形貌分析
第三章 MgO/Mg复合材料的性能研究
    3.1 MgO/Mg复合材料的显微组织
    3.2 MgO/Mg复合材料的力学测试
    3.3 MgO/Mg复合材料的浸泡实验
    3.4 MgO/Mg复合材料的电化学腐蚀
    3.5 MgO/Mg复合材料在SBF溶液中腐蚀机理
        3.5.1 基相(纯镁)的腐蚀机理
        3.5.2 第二相的作用
    3.6 性能综合分析
    3.7 本章小结
第四章 MgO/Mg-Zn(/HA)/Mg复合材料的性能研究
    4.1 HA与MgO/Mg-Zn(/HA)/Mg复合材料的表征
        4.1.1 HA的表征
        4.1.2 MgO/Mg-Zn(/HA)/Mg复合材料的表征
    4.2 MgO/Mg-Zn(/HA)/Mg复合材料的力学性能测试
    4.3 Mg-ZnO的原位反应机理
        4.3.1 化学反应
        4.3.2 反应原理
    4.4 MgO/Mg-Zn(/HA)/Mg复合材料的浸泡实验
    4.5 MgO/Mg-Zn(/HA)/Mg复合材料的电化学腐蚀
    4.6 MgO/Mg-Zn(/HA)/Mg复合材料在SBF溶液中腐蚀机理
    4.7 性能综合分析
    4.8 本章小结
第五章 MgO/Mg-Zn/Mg复合材料的涂层制备及其耐蚀性研究
    5.1 镁合金在碱液中的阳极极化行为
    5.2 阳极氧化涂层与PLA/MgO复合涂层的成分及形貌表征
        5.2.1 煅烧前的阳极氧化膜的表征
        5.2.2 煅烧后的阳极氧化膜的表征
        5.2.3 PLA/MgO复合涂层的表征
    5.3 涂层在SBF中的电化学腐蚀研究
    5.4 涂层SBF中对基底材料的保护机理
    5.5 性能综合分析
    5.6 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读学位期间主要的研究成果



本文编号：4058617