新型医用镁钙合金的制备及性能研究

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1、中文摘要镁及镁合金以其低密度、高比强度、高比刚度等优异的性能被广泛地应用于航空航天、汽车制造等领域；而在医用材料领域，作为硬组织修复材料，镁及其合金也有着广阔的应用前景。本课题通过从生物学和冶金学两方面考察相关元素的作用，选定了钙作为合金元素，熔炼出了四种不同含钙量的镁钙合金。随后对其进行了热处理和锌离子注入表面改性，并对合金在SBF中的腐蚀行为进行了研究。实验结果表明，经过热处理后合金铸态组织中粗大的晶界析出物明显细化，在晶粒内部也出现了细小的弥散相，这些转变都有利于提高合金力学性能。对合金的压缩和弯曲力学性能测试发现，随含钙量的增加合

2、金的模量增大，抗弯强度、弯曲断裂挠度、抗压强度，压缩屈服点等则减小。将锌离子以110keV的能量和0．90×10"ions／cm2的剂量注入合金表面，EDS和XRD的分析结果表明，离子注入后合金表面Zn含量达到2．0、Ⅳt．％，有少量MgZn相形成。离子注入前后表面纳米压痕测试的结果还证实，锌离子的注入使合金表面硬度和模量均有一定程度的提高。合金的SBF浸泡实验结果表明，适当的合金化和热处理可以获得极化阻力远高于纯镁的镁钙合金；镁钙合金在SBF中的耐蚀性主要由其表面沉积层的质量决定。另一方面，经过锌离子注入后合金的极化阻力虽然有所下降，但

3、在SBF中耐蚀性更好。含钙量1．24wt．％的合金在sBF浸泡实验中表现最稳定，还具有合适的力学性能，是性能最佳的合金。这种合金经过离子注入和预沉积处理后其体内植入物制品表面积上限可达40cm2。关键词：生物医用材料，镁钙合金，离子注入，耐蚀性，模拟体液ABSTRACTMagnesiumandmagnesiumaIloyshaVebeenwidelyusedinspace69htandautomobilemakingf．0ritsexcellentpropeniessuchaslowdensity，highspeciflcstrength

4、andhighspecincrigidity．Andasabiomaterialforhardtissuerepairing，magnesiumanditsalloysalsohaVeabrightf．oreground．Inthisstudy，theef诧ctofcenainelementshadbeenwerestudiedbytheresearchonb{ologyandmetallurgy．Calciumwaschosenastheadditiveelement，andf’ouralloyswithdif传rentcomponen

5、tofCahadbeenf．0unded．ThenheattreatmentandZnionsurfaceimplantationwerecarriedoutandtheperI’ormanceofcorrosionofalloysinSBFwasresearched．Theresultsshowthatthesizeofprecipitateinthecasttissuewasef诧ctiVelydeminishedafterheattreatment，andsomedispersedphasewithsmallsizeappeared

6、insidegrain．TheseconVersionscauseanimproVementonthemechanicalpropertiesoftheanoys．Resultsofcompressionandbendingtestonthealloysshowthat，modulusofalloysincreasedasCacontentgrows，anddecreasesweref．0undinthepropertiesofintensity，deflectionandyieldpointdescended．Znionwasimpla

7、ntedintothealloysinamountsof0．90×l0l7ions／cm2attheenergyof1Okev．TheEDSandXRDanalysesindicatedthatthereisabout2．0wt．％ofZninthesurfaceofthealloysandafewofMgZnhadbeenobseI’ved．Thenthesurf．acenano．indentationtestvalidatedthatthesurf．acehardnessandmodulushadbeenimproVedbyionin

8、lplantation．AlloysweresoakedinSBFinordertotestcorrosionresistance．ResuItsshowthat，Mg·Caalloywith