论文部分内容阅读
近几十年来,生物医用材料在不断的发展与创新,多种新型材料被成功开发和临床应用。镁合金凭借其与人体骨骼相似的力学性能,可降解性能,良好的生物相容性能,受到越来越多科研人员的关注。但其过快的降解速率严重阻碍了其应用,表面改性来是提高其耐腐蚀性能的最有效方法之一,激光表面处理可以大幅度提高抗疲劳腐蚀性能,碱热处理可以大幅度提高耐腐蚀性能,三者结合,使镁合金的力学性能,和耐蚀性能更加完善,本课题根据材料的力学性、可降解性和生物相容性的要求自行优化设计了Mg-4.0Zn-1.5Sr合金板材为基体,对其表面激光+碱热复合处理,并对该材料的降解性能与生物相容性进行了研究。获得的实验结果如下：(1)自行优化设计了Mg-4.0Zn-1.5Sr合金,对镁合金锭坯进行均匀化退火后,并进行了人工时效处理,制备了性能优良的医用镁合金基体。(2)分别将均匀化退火的Mg-4.0Zn-1.5Sr合金与均匀化退火+人工时效的Mg-4.0Zn-1.5Sr合金在生理盐水中做降解实验,实验结果表明：均匀化退火的Mg-4.0Zn-1.5Sr合金腐蚀电位为-1.5315V,腐蚀电流为687uA,均匀化退火+人工时效的Mg-4.0Zn-1.5Sr合金的腐蚀电位为-1.5062V,腐蚀电流为566uA。得到的结果与失重法一致,经过时效处理的合金耐蚀性较好。(3)将均匀化退火+人工时效的Mg-4.0Zn-1.5Sr合金分别在生理盐水和SBF溶液中做降解实验,它们的耐腐蚀能力大小是：SBF溶液>生理盐水溶液,偏碱性溶液更适合医用镁合金的存在。(4)以片状Mg-4.0Zn-1.5Sr合金为基体,利用激光表面处理以及激光+碱热复合处理两种方法对合金进行表面处理,得到最佳改性方案为功率3kW,电流为200A,脉宽为1mm,离焦量为135mm,扫描速度为1mm/s时耐蚀性最好,碱热处理溶液为NaOH,浓度为0.5mol/L,温度为80℃,时间为12h时最好。(5)经激光表面处理后,Mg-4.0Zn-1.5Sr合金在SBF溶液中的其腐蚀电位为-1.4995V,腐蚀电流为479uA,耐腐蚀性能得到微小的提高。经激光表面+碱热复合处理后,Mg-4.0Zn-1.5Sr合金在SBF溶液中的其腐蚀电位为-1.3718V,腐蚀电流为8.803uA,其在SBF溶液中腐蚀速率均低于未表面处理的以及激光表面处理的合金,耐腐蚀性能得大幅度的提高。(6)Mg-4.0Zn-1.5Sr合金的1d、3d、5d的溶血率值为1.04%、0.8%和4.56%,激光+碱热复合处理Mg-4.0Zn-1.5Sr合金的1d、3d、5d溶血率值为0.633%、1.24%、0.83%均低于5.0%,具有良好的抗溶血性能。且激光+碱热处理后其抗溶血性能提高,更适宜在人体中应用。从pH方面考虑,Mg-4.0Zn-1.5Sr合金的1d、3d、5d的pH值分别为12.42、13.02和12.94,激光+碱热复合处理Mg-4.0Zn-1.5Sr合金的1d、3d、5d的pH值为11.56、12.02、11.9.激光+碱热处理后其pH更稳定,更适宜在人体中应用。(7)通过MTT检测结果和细胞形态分析获得Mg-4.0Zn-1.5Sr合金的1d、3d、5d的RGR值分别为100%、108.8%、101.8%,激光+碱热复合处理Mg-4.0Zn-1.5Sr合金的1d、3d、5d的RGR值分别为105.7%、106.0%、107.4%,细胞毒性的级别均为0级无细胞毒性。Mg-4.0Zn-1.5Sr激光+碱热表面处理后其细胞的活性略有提高。