鎂合金因具有密度低、高比強度、高比剛度等,成為非常重要的輕量化結(jié)構(gòu)工程材料,在汽車、電子、航空航天等領(lǐng)域中具有廣泛的發(fā)展?jié)摿�。近年�?鎂鋅合金由于具有良好的力學(xué)性能和生物相容性已成為可降解醫(yī)用材料研究領(lǐng)域的熱點。目前對生物醫(yī)用鎂合金的研究主要集中在大尺寸樣品的顯微組織和性能方面,而對于面向植入支架的生物醫(yī)用鎂合金微型管材的研究較少。由于管材在加工工程中會引起組織和性能的巨大變化,針對鎂合金血管等植入支架的研究需要以鎂合金微管為基礎(chǔ)。因此,本文選取了 Mg-xZn(x=3、4、5、6wt.%)合金棒材和薄壁微管為研究對象,對加工前后的組織和性能分析。通過金相分析(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、XRD、室溫拉伸、電化學(xué)分析和體外降解析氫實驗研究它們的顯微組織、力學(xué)性能和生物腐蝕性能規(guī)律,為生物醫(yī)用鎂合金植入材料的開發(fā)提供新思路。對于退火態(tài)Mg-xZn(x=3、4、5、6wt.%)合金棒材的體外降解發(fā)現(xiàn):隨著Zn含量的增多,析氫速度加快,這是由于隨著第二相的數(shù)量增多,相界面上的電偶腐蝕降低了合金的耐腐蝕性能。電化學(xué)分析表明Zn元素的增加能使退火態(tài)合金的自腐蝕電位降低,自腐蝕電流密度提高。擠壓態(tài)薄壁微管Mg-xZn(x=3、4、5、6wt.%)合金的微觀組織和力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn):在相同工藝下制備出的鎂鋅合金微管顯微組織均已發(fā)生完全再結(jié)晶,并且晶粒尺寸隨著鋅含量的提高而降低。鋅含量低于5wt.%時形成單相顯微組織,而當鋅含量達到6wt.%時出現(xiàn)了沿加工方法排列的第二相,具有單相顯微組織的微管的力學(xué)性能隨著鋅含量的提高而上升。鋅含量為5wt.%,拉伸強度、屈服強度、延伸率分別達到305Mpa,235Mpa,15.5%。而當鋅含量提高到6wt.%時力學(xué)性能有所下降。薄壁微管Mg-xZn(x=3、4、5、6wt.%)合金體外降解實驗結(jié)果表明:Zn元素能夠提高合金的耐腐蝕性能。在Zn含量為3wt.%～5wt.%,隨著Zn含量的增加,合金的腐蝕速率降低,自腐蝕電位提高,自腐蝕電流密度降低,耐腐蝕性較好。在Zn含量為6wt.%,合金的腐蝕速率顯著提高,自腐蝕電位降低,自腐蝕電流密度增加,耐腐蝕性降低。這主要是因為合金中Zn含量的提高使得基體中固溶的Zn濃度上升,基體的自腐蝕電位上升,而當Zn含量進一步提高,加工后的微管中含有未完全溶解的第二相時腐蝕速度大大加快。研究結(jié)果表明,鎂鋅合金微管中具有單相顯微組織的情況下,鋅含量的提高對力學(xué)性能和耐蝕性均是有益的,而當顯微組織中有未溶解的第二相出現(xiàn)時會形成帶狀組織,造成力學(xué)性能和耐腐蝕性能下降。
【學(xué)位單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG146.22;R318.08
【部分圖文】：

管網(wǎng)狀支架，植入到人體內(nèi)相對比較狹窄的血管處，撐開血管，保證血管內(nèi)的血液流通，??從而使心血管患者的病癥能夠得到一定的緩解。??由德國Ｂｉｏｔｒｏｎｉｋ公司研究開發(fā)ＷＥ４３鎂基心血管支架（如圖１－２和圖１－３）成功植入??３３頭迷你豬中，沒有出現(xiàn)炎癥問題，獲得成功。２＿＾等［３（）］人對４２只犬做了測試，均于??冠狀動脈或者左側(cè)股動脈置入可吸收鎂合金支架，置入后Ｉｄ、３ｄ、５ｄ、１周、２周、３周、??４周，對生物降解性和在體內(nèi)安全性進行測試，實驗結(jié)果顯示，鎂合金在體內(nèi)一周后就自??行降解，沒有異�，F(xiàn)象發(fā)生。??２００３年，Ｈｅｕｂｌｅｉｎ等［３１］人首先用ＡＥ２１鎂合金（含２％Ａ１和１％ＲＥ）制備了冠狀動脈支架??的原型。將２０個支架植入到１１頭家豬的冠狀動脈內(nèi)。植入后的１０、３５和５６?ｄ分別進行??組織學(xué)分析、造影和血管內(nèi)超聲檢查。組織學(xué)分析顯示，在隨訪期內(nèi)，無明顯炎癥反應(yīng)，??初步證實了鎂基合金作為可降解血管支架的安全性。??李海偉等［３２］人將ＡＺ３１鎂合金制成血管支架，并報道了?ＡＺ３１鎂合金血管支架在新西??蘭大白兔體內(nèi)的降解行為研宄結(jié)果。首先將１２枚可降解ＡＺ３１鎂合金支架置入１２只新西??

?（２）骨固定材料??目前骨固定材料主要有骨釘、髓內(nèi)釘、接骨板合金棒等，如圖１－４，?１－５所示。由于鎂??合金具有與人骨相近的彈性模量和較高的強度和塑性，可以滿足骨固定材料力學(xué)性能的要??求。鎂合金骨固定材料在人體內(nèi)可以完全降解，其降解產(chǎn)物主要為鎂離子和其他對人體無??害的金屬離子。鎂離子具有提高成骨細胞活力，刺激成骨細胞分化的作用。大量的研究表??明，和傳統(tǒng)骨固定手術(shù)相比，鎂合金植入物完全降解后，斷骨處具有更好的血運環(huán)境，骨??骼愈合良好，骨痂密度更高。目前我國在鎂合金骨固定材料的研究居于領(lǐng)先地位，多種鎂??合金骨固定器械的研發(fā)己經(jīng)進入臨床階段。??：??圖１－４上海交通大學(xué)研發(fā)的鎂基骨釘骨板示意圖??Ｆｉｇ．?１－４?Ｂｏｎｅ?ｐｌａｔｅｓ?ａｎｄ?ｓｃｒｅｗｓ?ｍａｄｅ?ｏｆ?ＪＤＢＭ—１?ｗｉｔｈ?ｈｉｇｈ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ?ａｎｄ?ｍｏｄｅｒａｔｅ?ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ??Ｍ?ｆｉ??ｉｎ??Ｉ?１１??圖１－５骨折內(nèi)固定手術(shù)??Ｆｉｇ．?１－５?Ｆｒａｃｔｕｒｅ?ｆｉｘａｔｉｏｎ?ｓｕｒｇｅｒｙ??袁廣銀［３３］將ＪＤＢＭ和高純鎂以及ＡＺ３１、ＷＥ４３等鎂合金的腐蝕性進行對比，ＡＺ３１在??體內(nèi)９０ｄ時大部分降解，１８０ｄ時完全消失；而ｒｏＢＭ在體內(nèi)９０ｄ時基本完好，１８０ｄ時降??解量小于４０％

１９??２．３實驗方案??圖２－２為本課題所涉及的一系列實驗流程圖：??合金成分設(shè)計???＾???熔煉、擠壓???＾?????均勻化熱處理——微管材試樣加工???＞?ｒ???ｙ；???＞?１???顯微組織￣｜?［力學(xué)性能另耐蝕性測試??Ｙ?士?ｊｒ?士?士?ｖ?＼??拉硬�。�?析??ＯＭ?ＸＲＤ?ＳＥＭ?伸度?ｇ?氫??分析?分析?分析?＃！?分?＝?測??試析?＾?試???ｊ???實驗結(jié)果分析??￣￣Ｔ￣￣??結(jié)論??圖２－２實驗流程圖??Ｆｉｇ?２－２?Ｆｌｏｗｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ??２．４顯微組織觀察??２．４．１金相觀察??為保證可比性，在不同成分Ｍｇ－ｘＺｎ?（ｘ＝３、４、５、６ｗｔ．％）合金微管上的切取適當?shù)??合金片狀，要保證面的平整，分別標上標簽進行金相觀察分析。??（１）
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本文編號：2862600