發(fā)布時間：2023-04-12 02:35

　　鎂合金不僅具有良好的力學性能和生物相容性,而且其彈性模量與人骨相近似,能夠顯著降低應力遮蔽效應從而促進新骨生成。但是在Cl-環(huán)境中的腐蝕行為易導致鎂合金結(jié)構(gòu)過早失效,并造成人體局部組織嚴重受損。因此,如何提高鎂合金在生理環(huán)境中服役性能和探究降解機理顯得尤為重要。本文選取人體營養(yǎng)元素Ca、生物相容性良好的元素Nd對Mg-2Zn-0.2Mn合金進行成分優(yōu)化和性能調(diào)控,通過SEM、TEM、EPMA、AFM、XRD等手段分析合金在鑄態(tài)時的相特征、膜層形成機制和腐蝕行為。同時,研究了不同Ca、Nd含量的Mg-2Zn-0.2Mn-xCa和Mg-2Zn-0.2Mn-xNd合金經(jīng)均質(zhì)化處理后其組織特征對力學性能和腐蝕行為影響規(guī)律,并展開了細胞毒性評估。其次,對Mg-2Zn-0.2Mn-1.10Ca和Mg-2Zn-0.2Mn-1.88Nd合金進行不同溫度熱處理實施組織調(diào)控,分析晶粒尺寸和第二相含量耦合效應對合金力學性能和降解性能影響規(guī)律。最后,探究了多道次熱軋對Mg-2Zn-0.2Mn-xNd合金顯微組織演變、沿基體方向上的膜層特性、Cl-促進膜層破壞機制、三維降解形貌和異常陽極相活化溶解等行為。具體結(jié)...

【文章頁數(shù)】：162 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 生物醫(yī)用材料分類和概述
        1.2.1 醫(yī)用高分子材料概述
        1.2.2 傳統(tǒng)醫(yī)用金屬材料概述
        1.2.3 新型可降解合金材料特點
    1.3 醫(yī)用可降解鎂合金研究現(xiàn)狀
        1.3.1 可降解鎂合金應用前景
        1.3.2 骨固定可降解鎂合金材料
        1.3.3 骨修復可降解鎂合金材料
        1.3.4 支架用可降解鎂合金材料
    1.4 可降解鎂合金優(yōu)勢與局限性
        1.4.1 可降解鎂合金優(yōu)勢
        1.4.2 可降解鎂合金當前局限性
    1.5 可降解鎂合金降解機理和耐蝕性提高具體措施
        1.5.1 鎂合金腐蝕機理
        1.5.2 高純合金制備
        1.5.3 合金化方式
        1.5.4 快速凝固技術
        1.5.5 塑性加工方式
        1.5.6 表面改性技術
2 選題研究內(nèi)容、方案及創(chuàng)新性
    2.1 研究目的和意義
    2.2 研究內(nèi)容
    2.3 技術路線
    2.4 研究創(chuàng)新點
3 元素Ca對Mg-2Zn-0.2Mn-xCa合金的相特征、力學性能和電化學腐蝕行為研究
    3.1 引言
    3.2 實驗材料及方法
        3.2.1 實驗材料制備
        3.2.2 研究方法
    3.3 結(jié)果分析
        3.3.1 OM/SEM顯微組織觀察
        3.3.2 EPMA元素分布與相特征
        3.3.3 力學性能
        3.3.4 恒溫動電位極化測試
        3.3.5 恒溫靜態(tài)浸泡評估
    3.4 機理分析
    3.5 本章小結(jié)
4 稀土元素Nd對Mg-2Zn-0.2Mn-xNd合金組織演變、力學性能、膜層形成機制和降解機理影響規(guī)律
    4.1 引言
    4.2 實驗材料及方法
    4.3 結(jié)果分析
        4.3.1 Nd對合金微觀組織演變規(guī)律和微區(qū)分析
        4.3.2 Nd添加對力學性能影響規(guī)律
        4.3.3 動電位極化曲線和電化學阻抗譜分析
        4.3.4 靜態(tài)降解評估及降解形貌觀察
        4.3.5 降解輪廓與成因分析
    4.4 腐蝕機制
        4.4.1 膜層特征對腐蝕性能影響規(guī)律
        4.4.2 含Nd第二相對腐蝕影響作用
    4.5 本章小結(jié)
5 均質(zhì)化處理對Mg-2Zn-0.2Mn-xCa/yNd合金微區(qū)特性、力學性能、細胞毒性測試和降解行為影響規(guī)律研究
    5.1 引言
    5.2 實驗材料及方法
        5.2.1 實驗材料制備
        5.2.2 浸提液制備與細胞毒性評估
    5.3 結(jié)果分析
        5.3.1 合金DSC差熱分析和熱處理制度確定
        5.3.2 均勻化過程中擴散動力學模型
        5.3.3 顯微組織特征及微區(qū)分析
        5.3.4 相特征
        5.3.5 力學性能
        5.3.6 電化學極化曲線和阻抗譜分析
        5.3.7 靜態(tài)浸泡評估
        5.3.8 3D降解形貌及成因
        5.3.9 生物相容性測試
        5.3.10 均勻化對腐蝕影響機制
    5.4 本章小結(jié)
6 第二相含量與晶粒尺寸耦合性對Mg-2Zn-0.2Mn-xCa/yNd合金力學性能和降解行為影響規(guī)律研究
    6.1 引言
    6.2 實驗材料及方法
    6.3 結(jié)果分析
        6.3.1 組織及相特征演變
        6.3.2 力學性能
        6.3.3 電化學極化測試
        6.3.4 靜態(tài)浸泡評估
    6.4 結(jié)果分析
    6.5 本章小結(jié)
7 熱軋對Mg-2Zn-0.2Mn-xNd合金的局部腐蝕、特殊陽極相溶解和膜層破壞機制影響規(guī)律
    7.1 引言
    7.2 實驗材料及方法
    7.3 結(jié)果分析
        7.3.1 顯微組織
        7.3.2 力學性能
        7.3.3 開路電位
        7.3.4 動電位極化測試
        7.3.5 恒溫浸泡和表面膜層特征
        7.3.6 腐蝕產(chǎn)物組分析
        7.3.7 局部3D腐蝕輪廓
    7.4 討論分析
        7.4.1 細晶結(jié)構(gòu)對合金腐蝕行為影響規(guī)律
        7.4.2 特殊陽極分布對腐蝕影響規(guī)律
    7.5 本章小結(jié)
8 結(jié)論
參考文獻
作者簡歷及在學研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3790252