相對于鋅合金較差的力學(xué)性能以及鎂合金較快的降解速率,Fe基生物材料由于具有較好的力學(xué)性能、生物相容性、安全無毒性,被認(rèn)為是極具應(yīng)用潛力的新一代可降解生物移植材料。而多孔Fe-Mn合金具有與骨骼相似的結(jié)構(gòu),不僅能加速合金的降解,而且有利于骨組織的在移植體中的三維方向生長,因而備受人們的關(guān)注。為此,本論文以預(yù)合金鐵錳粉為原料,采用有機(jī)海綿浸漬法成功制備出多孔可降解Fe-Mn合金,并對漿料的配比和海綿的預(yù)處理及粉末燒結(jié)工藝進(jìn)行了優(yōu)化;對多孔Fe-Mn合金的顯微組織和力學(xué)性能進(jìn)行了表征,并對其在人體模擬液中的降解性能以及生物相容性的進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容和結(jié)論如下:（1）對海綿前驅(qū)體的制備工藝和脫脂工藝進(jìn)行了優(yōu)化。結(jié)果表明,在預(yù)合金鐵錳粉粒度小于15μm且質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4g·m L^-1,粘結(jié)劑聚乙烯醇（PVA）的濃度為6%時(shí),所制備出的金屬漿料粘度適當(dāng),粉末分散均勻,浸漬后得到的多孔海綿體骨架完整;對聚氨酯海綿表面經(jīng)羧甲基纖維素（CMC）處理后,海綿體骨架表面得到了粗化,浸漬后的海綿前驅(qū)體的力學(xué)性能有所提高;對海綿前驅(qū)體的熱失重曲線進(jìn)行了測定,確定了其低溫脫脂溫度為350°C。... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

醫(yī)用金屬材料的應(yīng)用

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文4織的愈合，再加上純鎂的力學(xué)性能差，實(shí)驗(yàn)最終以失敗告終[23]。針對此問題，目前已有解決辦法，即添加一些無毒，生物相容性好的一些合金元素，并能通過第二相強(qiáng)化，細(xì)晶強(qiáng)化，固溶強(qiáng)化等方式來提高鎂合金的生物力學(xué)相容性。在人體必需元素中選擇Ca、Zn、Li元素，也可選擇Re（稀土元素）元素來提高其相關(guān)性能[24]；Mg-Ca系中主要形成α-Mg基體和Mg2Ca第二相，Ca的質(zhì)量分?jǐn)?shù)決定了第二相在晶界處的分布情況，Li[25]認(rèn)為在超過3%會(huì)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)從而抑制晶粒長大，達(dá)到力學(xué)性能強(qiáng)化的作用，而Ca含量過高則會(huì)導(dǎo)致在晶界處形成粗大的顆粒從而降低其力學(xué)性能，并且促進(jìn)了鎂基合金的微電偶腐蝕，從而不利于抑制鎂的快速降解，因此Kim[26]認(rèn)為有必要調(diào)控第二相的成分及分布來提高鎂合金的抗腐蝕能力；Zhang和Wei等人[27]同樣報(bào)道了MgZn第二相對鎂合金的腐蝕機(jī)理的影響；對于稀土元素Re等來說，提高其在鎂合金中的固溶度就能有效提高鎂合金的抗腐蝕能力。但是人們在大量研究中發(fā)現(xiàn)，鎂合金的降解速率由于釋放大量氫氣最后并沒有降低很多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于組織修復(fù)的時(shí)間，因此限制了其在臨床上的應(yīng)用。圖1.2鎂及其合金降解示意圖[21,22]人們對純鋅的研究同樣也起源于心血管支架的植入，但Vojtěch等人[28]報(bào)道了鑄態(tài)純鋅的力學(xué)性能很差，基本小于20MPa，延伸率也低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用，因此在鋅基體中添加了Mg、Ca、Cu等元素[29,30,31]，Li[32]發(fā)現(xiàn)添加Mg和Ca之后，鋅合金的溶血率達(dá)到了理想要求，并且抑制了血管平滑肌細(xì)胞

湘潭大學(xué)碩士學(xué)位論文7早期對Fe-xMn（x=20-35wt.%）合金的研究，在低Mn量（20、25wt.%）時(shí)合金主要由奧氏體和馬氏體組成，而高M(jìn)n量（30、35wt.%）只包含奧氏體相，并發(fā)現(xiàn)隨著Mn含量的升高，強(qiáng)度從723MPa下降到428MPa，強(qiáng)度與316L不銹鋼相當(dāng)，但是延伸率大大提高；而Schinhammer等人[49]制備的Fe-10Mn合金并通過固溶熱處理強(qiáng)度達(dá)到了1300MPa，再一次證明了低Mn含量強(qiáng)度高的事實(shí)。Schinhammer[50]在此基礎(chǔ)上又添加了C、Pd元素，并通過一系列冷加工和700℃熱處理得到的TWIP-1Pd合金，發(fā)現(xiàn)了應(yīng)變硬化令其具有和Co-Cr-Mo硬質(zhì)合金一樣的強(qiáng)度和316L不銹鋼相當(dāng)?shù)难由炻剩鐖D1.5所示，在醫(yī)用植入方面具有很好的應(yīng)用前景。圖1.3純鐵和Fe-X二元合金的金相圖及強(qiáng)度、延伸率、硬度對比柱狀圖[40]表1.4元素在α-Fe和γ-Fe中的溶解度元素在α-Fe中的溶解度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）在γ-Fe中的溶解度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Mn約為3%無限Co76%無限Al36%1.1%（含碳時(shí)稍高）W33%（低溫時(shí)降低）3.2%（ωc=0.25%時(shí)為11%）C0.02%2.06%Si18.5%約為2%B約為0.008%0.018-0.026%

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3495681