论文部分内容阅读
目前，用于外科植入物的医用金属材料主要有316L不锈钢、钛合金等。但是，316L不锈钢和钛合金均不具备可降解性，一旦金属植入物失效，病患需要进行二次手术将其取出；同时，其不具备抗菌性能，植入后极易引发术后感染，甚至造成病患死亡。Ag作为一种传统的抗菌剂，具有广谱抗菌性；若添加入合金成分中，可以细化合金组织，提高合金的力学性能；但是，同时也会对合金的耐蚀性产生不利的影响。因此，本课题拟通过在Mg-Zn-Y-Nd合金中加入少量的Ag，在保证合金的耐腐蚀性能在可控范围内的前提下，使镁合金具有抗菌性能；并通过挤压加工来进一步细化合金晶粒，提高合金综合力学性能。 铸态Mg-Zn-Y-Nd-xAg合金的显微组织主要为树枝晶，第二相主要分布在枝晶臂间；随着Ag含量的增多，枝晶得到细化，二次枝晶臂间距减小，第二相的含量增多，且分布更加弥散。由XRD结果分析可知，铸态合金中加入Ag之后，主要促进新相 Ag51Nd14的形成；经均匀化处理和挤压加工后，合金的晶粒显著细化，第二相大多固溶进入基体中。 Ag的加入对于Mg-Zn-Y-Nd合金的力学性能有一定的改善，随着Ag含量的增加，其力学性能呈现提高的趋势，但影响并不显著。Mg-Zn-Y-Nd-xAg合金经挤压加工处理后，其力学性能明显提高，挤压态合金的抗拉强度和伸长率相比铸态合金均有较大幅度的提高。 通过对比分析不同Ag含量对Mg-Zn-Y-Nd-xAg合金在模拟体液中浸泡7天前后的降解行为可知，铸态合金的耐腐蚀性能随着Ag含量的增加而降低。这种现象的主要形成原因是由于在合金中加入Ag后，促进Ag51Nd14相的生成，新相和基体之间形成原电池加速基体腐蚀，从而导致合金整体的耐蚀性下降。而铸态合金经挤压加工后，其耐蚀性能得到明显提高。其中，挤压态Mg-Zn-Y-Nd合金的腐蚀速率由铸态合金的0.1242mg/cm2·h下降至0.0856mg/cm2·h，降幅为31.08％；挤压态 Mg-Zn-Y-Nd-0.2Ag合金的腐蚀速率由铸态合金的0.2833 mg/cm2·h下降至0.1243mg/cm2·h，降幅达到56.12%；挤压态Mg-Zn-Y-Nd-0.4Ag合金的腐蚀速率由铸态的0.2411mg/cm2·h下降到0.1597mg/cm2·h，降幅为33.76%；Mg-Zn-Y-Nd-0.6Ag合金的腐蚀速率由铸态的0.3489mg/cm2·h下降到0.1908mg/cm2·h，降幅为45.31%；Mg-Zn-Y-Nd-0.8Ag合金的腐蚀速率由铸态的0.4371mg/cm2·h下降到0.2954mg/cm2·h，降幅为32.42%。由此可见，铸态合金经过挤压加工后，树枝晶被消除，晶粒显著细化，组织更加均匀，并且第二相已经部分固溶进入基体；所以，挤压态合金的耐蚀性要明显优于铸态合金。 通过体外细菌培养实验可知，Mg-Zn-Y-Nd-xAg合金对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率均达到99.9%以上，并且随着Ag含量的增多和时间的延长，合金的抗菌率提高；当浸提液的pH值调节为7.4时，含Ag合金依然具有良好的抗菌性能。