Md對Mg-ZN-MN-Ca合金組織和性能的影響研究.pdf

1、生物醫(yī)用金屬材料是目前臨床應(yīng)用最為廣泛的承力植入材料之一，臨床應(yīng)用較為成熟的醫(yī)用金屬材料主要有不銹鋼、鈷基合金和鈦合金等。其植入人體后，因生理腐蝕的作用，會釋放金屬離子，造成不同程度的毒副作用；由于與人骨存在力學(xué)性能的差異，植入后易產(chǎn)生應(yīng)力屏蔽效應(yīng)，影響植入材料的使用效果和壽命；作為惰性材料，需要在康復(fù)后進(jìn)行二次手術(shù)取出，增加了醫(yī)療成本。鎂合金具有可降解性、良好力學(xué)相容性和生物安全性，具有作為醫(yī)用植入材料的巨大潛力。但目前存在的主要問題

2、之一是鎂合金在人體體液環(huán)境中腐蝕降解過快，制約了鎂合金作為生物醫(yī)用植入材料的發(fā)展與應(yīng)用。
　　 本課題考察了稀土元素Nd的添加對鑄態(tài)ZM61Ca0.5-xNd合金顯微組織結(jié)構(gòu)、生物腐蝕性能的影響，篩選出了最佳耐生物腐蝕性能的Nd含量的合金。并研究了擠壓加工及后續(xù)熱處理對最佳Nd含量鑄態(tài)合金的顯微組織結(jié)構(gòu)及生物腐蝕性能的影響。對最佳Nd含量的鑄態(tài)合金及最佳后續(xù)處理狀態(tài)的合金進(jìn)行了生物相容性評價(jià)，考察其作為生物醫(yī)用材料的可行性。

3、r>　　 論文獲得了以下主要結(jié)論：
　　 (1)ZM61Ca0.5-xNd鎂合金的顯微組織隨著Nd含量添加而顯著細(xì)化，但當(dāng)Nd含量由0.4wt.％增加至0.8wt.％時(shí)，其細(xì)化作用沒有由0 wt.％增加至0.4 wt.％時(shí)明顯。隨著Nd含量的添加，合金顯微組織中顆粒狀第二相的數(shù)量減少，而短棒狀(或片狀)的第二相數(shù)量有所增加，且總的第二相數(shù)量增加。當(dāng)Nd含量進(jìn)一步增加至0.8 wt.％時(shí)，第二相有在晶界處呈半連續(xù)成網(wǎng)狀分布的趨勢

4、。
　　 (2)ZM61Ca0.5合金中主要物相有α-Mg基體、片狀及顆粒狀Ca2Mg6Zn3相及少量富Mn顆粒相。添加了Nd后的ZM61Ca0.5-0.4Nd合金中新生成了Mg41Nd5相，且合金中顆粒狀Ca2Mg6Zn3相有所減少。
　　 (3)適量Nd的添加改善了鑄態(tài)ZM61Ca0.5鎂合金在SBF中的生物腐蝕性能。鑄態(tài)下，含0.4wt.％Nd的ZM61Ca0.5-0.4Nd合金在37℃的SBF中具有最佳的耐腐蝕性

5、能；但Nd含量繼續(xù)增加時(shí)，ZM61Ca0.5-xNd合金的生物腐蝕性能又有所下降。
　　 (4)擠壓加工及后續(xù)適當(dāng)?shù)墓倘?人工時(shí)效熱處理進(jìn)一步改善了ZM61Ca0.5-0.4Nd合金的耐生物腐蝕性能。本試驗(yàn)條件下，擠壓加工后進(jìn)行380℃×2 h固溶+150℃×8 h人工時(shí)效處理的ZM61Ca0.5-0.4Nd合金具有最佳的耐生物腐蝕性能。
　　 (5)ZM61Ca0.5-0.4Nd合金在經(jīng)過擠壓加工及適當(dāng)?shù)暮罄m(xù)熱處理后，

6、獲得了較好的綜合力學(xué)性能。經(jīng)擠壓加工后，合金的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度較鑄態(tài)提高。再經(jīng)固溶+人工時(shí)效處理后，合金進(jìn)一步強(qiáng)化；擠壓加工后，合金的延伸率較鑄態(tài)增加，經(jīng)過固溶加人工時(shí)效處理后，延伸率有所降低，但仍可達(dá)鑄態(tài)合金的3倍。在本試驗(yàn)條件下，合金經(jīng)擠壓及380℃×2 h固溶+150℃×8 h人工時(shí)效處理處理后具較好的綜合室溫力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別為：310 MPa、250 MPa和9.6％。
　　 (6)經(jīng)MTT測