论文部分内容阅读
根据可降解松质骨螺钉的服役环境,及其所处的位置特殊性,为了提高现有的生物医用镁合金材料的耐蚀性以及力学性能,我们选用了可降解镁合金来做骨螺钉。锶作为人体的必需微量元素,它具有防止动脉硬化以及血栓形成的功能,因此本文的实验内容是在本课题组研究的Mg-Zn-Zr合金上设计并制备不同Sr含量的Mg-Zn-Zr-Sr合金,并对其力学性能、耐腐蚀性以及细胞毒性进行对比,探究不同含量的Sr元素以及固溶与时效处理对镁合金综合性能的影响。本研究采用真空与惰性气体保护的方法熔炼了Mg-3.2Zn-0.8Zr-0.1Sr、Mg-3.2Zn-0.8Zr-0.3Sr及Mg-3.2Zn-0.8Zr-0.5Sr合金,然后对其经过300℃×13h均匀化退火,再将铸锭挤压成棒材并截取试样,用光学显微镜观察试样的金相组织,并测量其晶粒尺寸;通过X射线衍射仪分析Mg-3.2Zn-0.8Zr-0.1Sr、Mg-3.2Zn-0.8Zr-0.3Sr及Mg-3.2Zn-0.8Zr-0.5Sr合金的相组成。为了探究这三种合金的力学性能,将挤压好的棒材加工成一些拉伸试样对其进行拉伸实验;采用三电极法测量合金的极化曲线;之后再利用固溶处理和时效处理这两种热处理工艺,研究固溶与时效处理工艺对合金力学性能与腐蚀性能的影响;通过浸泡实验测出pH值、Mg离子浓度以及失重来研究镁合金在体外的降解速率;最后再通过细胞毒性实验来检测三种合金经过浸泡实验后,利用浸提液来检测其毒性。结果表明:1.Mg-3.2Zn-0.8Zr-0.3Sr相比于Mg-3.2Zn-0.8Zr-0.1Sr和Mg-3.2Zn-0.8Zr-0.5Sr合金其力学性能,耐腐蚀性以及生物相容性最好。2.将三种合金经过固溶处理和时效处理之后,对其力学性能和耐腐蚀性再一次进行对比,得知最适宜的热处理工艺为在300℃×13h均匀化退火后再进行400℃×2h的固溶处理,此时的力学性能与耐腐蚀性最好。3.通过浸泡实验,经过固溶处理的Mg-3.2Zn-0.8Zr-0.3Sr合金的p H值、Mg离子的浓度以及失重相比于挤压态的Mg-3.2Zn-0.8Zr-0.3Sr和时效处理的Mg-3.2Zn-0.8Zr-0.3Sr合金都是最低的,因此经过固溶处理之后的Mg-3.2Zn-0.8Zr-0.3Sr合金的耐腐蚀性最好。4.在细胞毒性实验中,Mg-3.2Zn-0.8Zr-0.3Sr合金所产生的细胞毒性最小。