多孔HA和HA/β-TCP骨架与Mg合金复合材料的制备与表征

论文摘要

本文采用Ca（NO3）2·4H2O和（NH4）2HP04为湿法合成的反应物,通过控制Ca/P初始比和反应过程中的pH值来合成HA和HA/β-TCP浆料,并向浆料中加入一定量的分散剂和粘结剂后,采用有机泡沫浸渍法制备不同孔径的多孔HA和HA/β-TCP骨架材料。最后向不同孔径的多孔HA和HA/β-TCP内吸铸镁合金来制备HA/Mg-1 Ca, （HA/β-TCP）/Mg-1Ca和（HA/β-TCP）/Mg-3Zn-1Mn复合材料。通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、光学显微镜、精密影像测量仪、万能材料实验机和电化学工作站等分析测试手段,测试了多孔HA和HA/β-TCP的孔隙率、孔径和压缩性能,并研究了多孔HA和HA/β-TCP的孔径大小对复合材料组织、压缩性能和耐腐蚀性能的影响。对多孔HA和HA/β-TCP的研究表明,由50PPI和60PPI聚氨酯泡沫采用浸渍法烧结得到的多孔材料平均孔径分别约为0.8mm和0.4mm,属于贯通性开孔结构且孔隙率都在90%左右,孔径为0.4mm的多孔HA/β-TCP的抗压强度最高可以达到0.5MPa。对HA/Mg-1Ca和（HA/β-TCP）/Mg-1Ca复合材料的研究表明,由孔径为0.4mm多孔材料制备的复合材料的抗压强度高于由孔径为0.8mm多孔材料制备的复合材料,（HA/β-TCP）/Mg-1Ca复合材料的塑性比HA/Mg-1Ca的好。两种复合材料在Hank’s模拟体液浸泡过程中,体液的pH值变化趋势是先快速上升后缓慢上升直至基本稳定,其中由孔径0.8mm的HA/β-TCP制备的（HA/β-TCP）/Mg-1Ca复合材料的变化最慢,且失重速度也是最慢的,进一步说明其抗腐蚀性能最好。对（HA/β-TCP）/Mg-3Zn-1Mn复合材料的研究表明,由孔径为0.4mm的比由孔径为0.8mm的多孔HA/β-TCP制备的复合材料的抗压强度高,但由孔径为0.8mm的多孔HA/β-TCP制备的（HA/β-TCP）/Mg-3Zn-1Mn复合材料的抗压强度也达到了180MPa。电化学极化曲线和模拟体液浸泡实验结果表明,由孔径为0.8mm的多孔HA/β-TCP制备的（HA/β-TCP）/Mg-3Zn-1Mn复合材料的pH值变化最慢,且失重速度最慢,说明其抗腐蚀性能最好,适合作为生物医用材料。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 骨组织工程材料的研究现状
• 1.2.1 有机高分子材料
• 1.2.2 医用金属材料
• 1.2.3 生物活性陶瓷
• 1.2.4 复合材料
• 1.3 羟基磷灰石（HA）和磷酸三钙（β-TCP）的制备方法和性能
• 1.3.1 HA和β-TCP粉体的制备方法
• 1.3.2 多孔HA和β-TCP的制备方法
• 1.3.3 多孔HA和β-TCP的性能
• 1.4 生物医用镁合金基复合材料的研究现状
• 1.5 选题的意义和主要研究内容
• 第2章 实验材料及研究方法
• 2.1 实验用原材料与设备
• 2.2 复合材料的制备方法
• 2.2.1 多孔HA和HA/β-TCP的制备方法
• 2.2.2 多孔HA或HA/β-TCP与Mg合金复合材料试样的制备方法
• 2.3 相组成及微观组织分析
• 2.3.1 XRD分析
• 2.3.2 显微组织分析
• 2.4 压缩性能测试
• 2.5 电化学测试
• 2.6 模拟体液浸泡腐蚀实验
• 2.7 本章小结
• 第3章 多孔HA和HA/β-TCP的制备和性能
• 3.1 HA或HA/β-TCP混合液的制备
• 3.2 多孔HA或HA/β-TCP的制备
• 3.3 多孔HA和HA/β-TCP的性能
• 3.3.1 孔隙率
• 3.3.2 孔径的测定
• 3.3.3 压缩性能测试
• 3.4 本章小结
• 第4章 HA/Mg-1Ca与（HA/β-TCP）/Mg-1Ca复合材料的组织和性能
• 4.1 物相分析
• 4.2 复合材料的组织
• 4.3 复合材料的压缩性能
• 4.3.1 压缩性能
• 4.3.2 断口形貌
• 4.4 复合材料的耐腐蚀性能
• 4.4.1 电化学腐蚀
• 4.4.2 模拟体液浸泡腐蚀
• 4.5 本章小结
• 第5章 （HA/β-TCP）/Mg-3Zn-1Mn复合材料的组织和性能
• 5.1 物相分析
• 5.2 复合材料的组织
• 5.3 复合材料的压缩性能
• 5.3.1 压缩性能
• 5.3.2 断口形貌
• 5.4 复合材料的耐腐蚀性能
• 5.4.1 电化学腐蚀
• 5.4.2 模拟体液浸泡腐蚀
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢