mg-y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究

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1、中图分类号：TG146.4学校代码：10216UDC：673密级：公开工程硕士学位论文(应用研究型)Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究硕士研究生：杨帅导师：彭秋明教授副导师：朱志华高级工程师申请学位：工程硕士工程领域：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学-I-ADissertationinMaterialScienceandTechnologyMICROSTRUCTURE,MECHANICALANDDEGRADATIONPROPERTIE

2、SOFMAGNESIUM-YTTRUIMBASEDBIOMATERIALSbyYangShuaiSupervisor:ProfessorPengQiumingYanshanUniversityMay,2015-II-燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人

3、和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《Mg-Y基生物材料结构、力学性能和降解性能研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布

4、论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日-III-摘要镁合金由于其优良的力学性能、生物可降解性以及生物相容性等优点，近年来成为生物材料研究领域的热点。Y元素是一种制备镁基生物材料的有效合金元素。在镁合金中添加Y元素不仅能提高合金的力学性能，而且还能提高合金的防腐蚀性能。尤为重要的是，Y元素毒性小，能够通过代谢排出体外。因此，Mg-Y基生物材料在生物医用材料领域具有广阔的应用前景。本文主

5、要讨论了反挤压工艺和甩丝工艺对Mg-Y基合金的组织结构、力学性能和降解行为的影响。研究表明，反挤压态Mg-Y基合金主要由规则形貌多边形晶粒和细小的析出相组成。该合金在时效温度200℃和300℃条件下表现出明显的时效硬化特性。由于细化的显微组织，析出相的弥散分布和亚稳析出相的存在，导致时效反挤压态Mg-Y基合金具有优良的力学性能。反挤压态Mg-Y基合金的氢脆现象随着时效时间的增加更加明显。随着溶液中离子浓度的增加，浸泡后的反挤压态Mg-Y基合金的力学性能明显降低。这些结果为我们了解人体环境中镁基移

6、植材料力学性能的降低提供了一定的借鉴意义。由于实验室条件有限，要推断反挤压态Mg-7Y-0.5Zn生物移植材料在人体环境中的力学完整性，仅仅是通过室温条件下在大气环境中短暂的力学性能测试是远远不够的，为了更好的说明问题有待于进一步的生物实验。通过研究改良的甩丝工艺制备的Mg-Y基微米丝，我们可以得到以下结论：经过甩丝工艺处理得到的Mg-Y基微米丝具有优良的力学性能和合适的降解速率。当甩丝速度为40m/s时，我们通过改良的甩丝工艺能得到组织均匀，直径约为45μm圆柱状Mg-Y基微米丝，该微米丝具有

7、优良的力学性能和合适的延伸率。Mg-Y基微米丝优良的力学性能与Y原子的固溶强化、细小的晶粒和生成了非晶相有关。由于第二相的减少和均匀的显微组织导致腐蚀过程中点蚀和微电池的消除。Mg-Y基微米丝在SBF溶液中显示了良好的抗腐蚀性能，其降解速率只有0.366mm/y，相当于铸态合金降解速率的1/10。Mg-Y基微米丝具有优良的力学性能和合适的降解速率为生物移植材料的开发提供了一点的先决条件。而且，甩丝工艺是一种直接制备微米丝来纺织镁基生物支架材料的有效工艺。关键词：Mg-Y基生物材料；反挤压；甩丝；

8、力学性能；降解行为-IV-AbstractMagnesium(Mg)alloyshaveattractedgreatattentionasbiomedicalmaterialsduetotheirappropriatemechanicalpropertiesandsuitabledegradationrateinphysiologicalenvironment.Nevertheless,biomedicalmagnesiumalloysrequire,andwhatismostimportant