MgO/Mg生物复合材料的制备及其腐蚀行为

采用粉末冶金和热压烧结的方法制备以MgO陶瓷粉末(质量分数分别为5%、10%和20%)为增强相的MgO/Mg镁基生物复合材料,并用XRD和SEM表征其显微组织结构。以纯镁金属作为对照样,分别采用失重腐蚀、动电位极化扫描和电化学阻抗谱研究不同MgO含量的镁基复合材料在模拟体液(简称SBF)中的腐蚀降解速率和腐蚀行为。结果表明:MgO/Mg镁基复合材料与纯镁金属具有相同的腐蚀机制,MgO在镁基体中的均匀、连续分布,可以提高镁基复合材料整体的耐腐蚀性能,其耐蚀性随着MgO含量的增加而改善,20%MgO/Mg复合材料表现出最好的耐腐蚀性能。     

生物可降解羟基磷灰石颗粒增强镁基复合材料的制备及表征(英文)

采用粉末冶金方法制备了生物可降解的纯镁基体和不同百分含量的羟基磷灰石颗粒增强镁基复合材料。通过压缩试验和电化学测试对复合材料的机械性能和耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,复合材料的压缩屈服强度明显高于纯镁基体,并且随着羟基磷灰石含量的增加而提高;电化学测试结果表明,复合材料在生物模拟体液中的腐蚀电位与纯镁基体相比明显提高,其中Mg-20%HA复合材料的腐蚀电位为-1.582 V,腐蚀电流密度为10.84μA/cm2。     

HA(β-TCP)/Mg-Zn-Ca复合材料的腐蚀特性研究

本实验主要研究HA及β-TCP添加对Mg-Zn-Ca合金组织及模拟体液环境下的腐蚀特性影响。采用剪切搅拌铸造方式制备了2HA(2β-TCP)/Mg-3Zn-0.5Ca复合材料,并对两种复合材料的显微组织及腐蚀特性进行了测试与对比分析。研究结果表明:添加β-TCP的复合材料相对于添加HA的复合材料晶粒细化程度高,原因为β-TCP与镁的错配度小于HA与镁的错配度,使β-TCP成为更有效的形核基底;添加β-TCP复合材料的腐蚀电位稍高于添加HA复合材料的腐蚀电位;在模拟体液的浸泡实验中,添加β-TCP的镁基复合材料在前期的腐蚀速率低于同含量HA的镁基复合材料,但随浸泡时间的延长,添加HA复合材料形成的保护层比添加β-TCP复合材料的更均匀致密,复合材料的失重更低。     

骨组织工程用镁基泡沫生物材料的制备与其体外降解行为（英文）

采用熔体发泡法制备了一种镁基泡沫生物材料,其中以镁钙合金为基体材料,羟基磷灰石(HA)为增粘剂,碳酸镁(Mg CO3)为发泡剂。对结构均匀的镁基泡沫生物材料进行测试,研究其生物可降解行为。用腐蚀前后的孔结构、浸泡试验和电化学测试对镁基泡沫材料的生物可降解性进行表征。结果表明,在固定时间内随着试样孔隙率的增加,失重率不断增加;相比于添加了HA的样品,不含HA颗粒的样品呈现出更高的质量损失率。同时,Mg基泡沫生物材料的总孔隙率和HA含量均对Mg基泡沫材料的开孔率有重要的影响。在相同时间内,开孔率随试样总孔隙率的增加而增加。在模拟体液(SBF)介质中,含有HA的Mg基泡沫生物材料比不添加HA的试样具有更高的耐腐蚀性。     

用于骨组织工程的镁基泡沫生物材料的制备与体外降解行为

采用熔体发泡法制备了一种镁基泡沫生物材料,其中以镁钙合金为基体材料,羟基磷灰石(HA)为增粘剂,以碳酸镁(MgCO3)为发泡剂。对结构均匀的镁基泡沫生物材料进行测试,研究其生物可降解行为。用腐蚀前后孔结构、浸泡试验和电化学测试对镁基泡沫材料的生物可降解性进行表征。结果表明,在固定时间内随着试样孔隙率的增加,失重率不断增加;相比于添加了羟基磷灰石(HA)的样品,不含HA颗粒地样品呈现出更高质量损失率。同时,Mg基泡沫生物材料的总孔隙率和羟基磷灰石(HA)含量均对Mg基泡沫材料的开孔率有重要的影响。在相同时间内,开孔率随试样总孔隙率的增加而增加。在模拟体液(SBF)介质中,含有羟基磷灰石(HA)的Mg基泡沫生物材料比不添加羟基磷灰石(HA)的试样具有更高的耐腐蚀性。     

Ti／γ-TiAl／FHA生物复合涂层的制备

采用Al粉为主要原料，利用涂敷真空烧结法在Ti基体表面制备γ-TiAl金属间化合物过渡层；之后以Ca（N03）2·4H2O-P2O5-NH4F-乙醇体系，采用溶胶．凝胶法在Ti／γ-TiAl表面制备FHA生物涂层。借助XRD、SEM和EDS对涂层的结构和组成进行表征，并分别采用TLD电子拉力试验机和ICP-AES研究了涂层的结合强度和在模拟生理体液中的生物性能和耐腐蚀性。结果表明：结合涂敷真空烧结和溶胶．凝胶法可以获得预期结构的Ti／γ-TiAl／FHA复合涂层：γ-TiAl过渡层的引入可使复合涂层的结合强度达32MPa，并且可以大大降低复合材料在模拟生理体液中的离子溶出；此外，Ti／γ-TiAl／FHA复合涂层结构的合理设计在诱导Ca^2＋、PO4^3-沉积形成HA和保持涂层生物活性的同时，有效降低了涂层本身的溶解度。     

纤维及界面反应对mullite／Al—4.0Cu—1.85Mg铝基复合材料时效行为的影响

采用挤压铸造方法制备mullite/Al-4.0Cu-1.85Mg铝基复合材料。用硬度测试（HB）,差示扫描量热仪（DSC）和分析透射电镜（ATEM）等手段,研究了复合材料及其基体合金的时效硬化特性,时效相的析出序列,析出相和位错的微观形貌特征以及界面结构,结果表明：mullite纤维的引入抑制了GPB区的形成,提高了基体合金的时效硬度,但纤维加速复合材料时效硬化的作用不明显,这是由于Mg元素在纤维／基体界面处发生了界面反应,生成镁铝尖晶石（MgCl2O4),使复合材料中非纤维区内实际Mg含量降低所致。     

淫羊藿苷含量对Mg/UMAO/CS/IC涂层性能的影响

为了研究淫羊藿苷含量对镁/超声微弧氧化/壳聚糖/淫羊藿苷（Mg/UMAO/CS/IC）涂层性能的影响,并提高纯镁的耐蚀性,采用电泳沉积（EPD）和UMAO技术在纯镁基体上制备Mg/UMAO/CS/IC涂层。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）和傅立叶变换红外光谱（FTIR）对涂层的特征进行分析。对不同样品在模拟体液中进行了电化学阻抗和动电位极化的腐蚀行为研究。结果表明：当IC含量为0.4 g/L时CS/IC层具有较好的封孔效果。添加不同IC含量的Mg/UMAO/CS/IC涂层均由Mg、MgO、CS和Mg₂SiO₄组成。不同IC含量涂层的自腐蚀电流密度（i_corr）比Mg至少都低一个数量级,能为镁基底提供更有效的保护。IC含量为0.4 g/L时Mg/UMAO/CS/IC涂层的耐蚀性更好,自腐蚀电流密度（1.667×10^-6 A/cm²）最小。Mg/UMAO/CS/IC涂层可有效解决纯镁在临床骨内固定应用上降解过快的问题。     

可降解血管支架用Mg-4.0Zn-0.2Mn-0.2Ca微细管的体外降解行为

通过浸泡实验和电化学测试研究了Mg-4.0Zn-0.2Mn-0.2Ca（质量分数）微细管的体外降解行为与腐蚀机理。结果表明,退火处理可以提高微细管的耐腐蚀性。长期浸泡实验表明腐蚀过程相对均匀,退火微细管在Hank''s溶液中的腐蚀速率约为0.30 mm/a。在浸泡初期,退火管材表面生成Mg(OH)₂,形成保护膜,阻碍腐蚀进行。虽然Mg(OH)₂膜上形成的羟基磷灰石（HA）可以进一步降低腐蚀速率,但是镁基体中粗大的第二相会增强电偶腐蚀效应,并且生成的大量氢气,从而破坏HA膜,使腐蚀继续进行。     

C_((f))/HA-CS复合骨折内固定生物材料在体液中的吸湿膨胀研究

以羟基磷灰石-壳聚糖(HA-CS)为基体,碳纤维(C_((f)))为增强相,采用原位杂化法制备短切碳纤维增强HA-CS基生物复合材料.对所制备的可吸收C_((f))/HA-CS复合骨折内固定材料的吸湿膨胀及生物活性进行评价.研究羟基磷灰石含量对复合材料吸水性的影响以及复合材料在模拟体液中浸泡不同时间后的质量变化和表面羟基磷灰石的微晶仿生生长情况.采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对模拟体液浸泡后材料的结构和形貌进行表征.结果表明:复合材料中羟基磷灰石的含量与吸水率成反比,通过控制HA的含量可以控制复合材料的膨胀度;复合材料在模拟体液浸泡的过程中,随着浸泡时间的延长,复合材料的质量呈现先减少后增加的变化规律,复合材料具有很好的生物活性,能诱导羟基磷灰石微晶的沉积.     

镁合金表面HA复合涂层的设计研发及应用展望

镁及镁合金具有与骨骼硬组织良好的力学性能适配性、生物相容性和体内可生物降解等优良特性,被认为是一种最具有应用潜力的新型外科金属基植入材料,但其过快的降解速度限制了它的应用和普及推广。羟基磷灰石(HA)具有良好的生物活性,在镁合金表面制备HA涂层,能有效增强镁合金植入体的活性和耐腐蚀性,延缓其降解速率。但纯的HA涂层存在脆性大,强韧性不足,与基体间黏附力较差且功能性单一等问题,因此开发镁合金表面的高品质、多功能HA复合涂层,具有非常重要的科学和实践价值。本文综述了近年来开发的在镁合金基体表面的HA复合涂层及在骨修复上应用的研究进展,并对未来镁合金基体表面HA复合涂层的研究发展趋势进行了展望。     

On the corrosion behaviour of newly developed biodegradable Mg-based metal matrix composites produced by in situ reaction

Biodegradable Mg-based metal matrix composite (Mg-MMC) reinforced by MgO ceramics and Mg–Zn intermetallics were prepared by in situ reaction using a powder mixture of pure magnesium and 20 wt% ZnO as raw materials. The corrosion behaviour of Mg-MMC was evaluated by electrochemical measurements and immersion tests in Hanks’ solution. Results show that the newly developed Mg-MMC is composed of α-Mg matrix and uniformly distributed MgO ceramic and Mg–Zn intermetallics in matrix as reinforcements. The Mg-MMC possesses a corrosion behaviour comparable to pure magnesium and exhibits enhanced improvement in mechanical properties and corrosion resistance.     

镁及镁合金的生物相容性研究

采用体外试验法对纯镁和AZ31B镁合金及阴性对照材料（316L不锈钢）的凝血酶原时间（PT）、血浆复钙时间（RT）动态凝血时间进行了测定，并对这几种材料的血液相容性进行了对比；将纯镁植入大鼠背部肌肉处，研究镁的骨诱导能力。研究结果表明，以PT为指标的抗凝血性能顺序为：Mg〈AZ31B〈316L；以RT和动态凝血时间为指标的抗凝血性能顺序均为：316L〈Mg〈AZ31B；镁有良好的骨诱导性。     

镁在原位形成TiC/Al复合材料中的热动力学行为

以纯铝为基体 ,镁作为活性剂 ,用XD法 (ExothermalDispersion) 铸造法[1] 制备TiC增加铝基复合材料。试验表明镁在复合材料中能促进生成和细化陶瓷颗粒 ;并从热动力学上探讨了镁的作用机制。     

Ultrathin hydroxyapatite coating on pure magnesium substrate prepared by pulsed electron ablation technique

Magnesium (Mg) as a potential material for biodegradable implants is attractive due to its mechanical similarity to the bone tissue and nontoxic corrosion products. However, the rapid corrosion rate of bare magnesium is associated with hydrogen release, which may complicate the healing process. The corrosion rate may be reduced by suitable alloying, but concurrently the biocompatibility of such alloy might be deteriorated. Another way of reduction of the corrosion rate is coating. Hydroxyapatite (HA)-based coating is considered to improve biocompatibility as well as decrease the corrosion rate by the barrier effect. In this study, ultrathin (150 nm) HA and HA containing Sr coatings are deposited via pulsed electron ablation technique on pure Mg. The microstructure of the coating was assessed by scanning electron microscopy. Electrochemical methods were used to investigate the corrosion properties of prepared coatings. The materials covered by this layer were characterized by superior corrosion behavior, with corrosion rates of coated samples up to five times lower as compared with the uncoated ones. Such coating is the thinnest coating found in the literature sources.     

粉末冶金法SiC_p/Mg基复合材料的力学性能和阻尼性能研究

采用粉末冶金法制备了SiC颗粒增强纯镁基复合材料,研究了它的力学性能与阻尼性能。SiC颗粒的加入显著提高了纯镁基复合材料的力学性能和阻尼性能。其中,10μm SiCp/Mg基复合材料的力学性能最好;室温下复合材料的阻尼性能优于纯镁的;纯镁及其SiC颗粒增强复合材料的内耗-温度曲线在100℃～150℃的温度范围内均出现与位错有关的内耗峰,随后随温度的升高内耗值继续增加,20μm SiCp/Mg基复合材料在200℃～250℃的温度范围内出现与界面滑移有关的内耗峰。     

AZ91镁合金表面电化学沉积羟基磷灰石涂层的制备及其耐蚀性

采用电化学沉积方法在AZ91镁合金表面制备了羟基磷灰石(HA)涂层,研究了电沉积工艺参数对羟基磷灰石涂层形貌和相组成的影响,并通过腐蚀浸泡试验、极化曲线测试等方法对该涂层的耐蚀性进行了研究。结果表明:当溶液pH为4.5,温度为60℃时,涂层的致密性最好,呈放射状的结构,主要成分为HA相,涂层的厚度约为60~70μm,与基体结合较好;HA涂层对镁合金基体具有较好的保护作用,显著提高了基体合金在生理溶液中的耐蚀性。     

原位合成TiC/Mg复合材料的微观组织及阻尼研究

采用重熔稀释法原位制备了TiC陶瓷颗粒增强的镁基复合材料.显微组织观察和XRD分析发现原位制备的增强相颗粒细小,分散均匀.阻尼研究表明,由于TiC的加入,复合材料的阻尼相对纯镁有所下降,但是热处理可以提高复合材料的阻尼性能.     

Untersuchungen über den Einfluß der Mikrostruktur auf die interkristalline und Kornflächenkorrosion von reinen Aluminium-Zink-Magnesium-Legierungen in 1 M Natriumchloridlösung

Investigation into the influence of the microstructure on the intercrystalline and grainphase corrosion of pure aluminium-zinc-magnesium alloys in an 1 M sodium chloride solution Potentiostatic polarisation tests of homogeneous pure aluminium-zinc-magnesium 2- and aluminium-zinc-magnesium 3-alloys as well as of a pure aluminium zinc-magnesium 3-alloy with two step ageing and quench-interruption treatments were carried out in an airsaturated 1 M sodium chloride solution at a temperature of 303 K. The pure aluminium-zinc-magnesium 3-alloy contents (weight percent): zinc 4,76; magnesium 3,00: impurities 0,08; balance aluminium, the pure aluminium-zinc-magnesium 2-alloy: zinc 4,60; magnesium 2,00; impurities 0,011; balance aluminium. The more negative breakdown potential in the homogeneous aluminium-zinc-magnesium-alloy than in the pure aluminium is caused by the zinc. According to the heattreatment the aged aluminium-zinc-magnesium 3-alloy shows above the breakdown potential grainphase corrosion and/or intercrystalline corrosion. In contrast to specimens with G.P.-zones or ν-precipitates in the matrix the specimens with ν′-matrix precipitates are grain-phase corroded along deep parallel streaks. This observation is attributed to the favoured formation of the ν′-precipitates on the (111)-planes in the matrix. The intercrystalline corrosion is more marked in specimens with a wider precipitate free zone, i.e. with a higher concentration of zinc and magnesium in the precipitate free zone.     

AZ31镁合金表面含纳米羟基磷灰石微弧氧化涂层的制备及性能研究

目的改善AZ31镁合金的耐腐蚀性能及生物活性。方法使用微弧氧化技术,分别在以六偏磷酸钠为主盐的电解液和以六偏磷酸钠为主盐、以纳米羟基磷灰石(HA)为添加剂的电解液中,在AZ31镁合金表面制备了微弧氧化涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)表征了涂层的微观形貌、元素特征和相组成。通过电化学方法和浸泡实验考察了涂层的耐蚀性。通过细胞实验评价了两种涂层的细胞相容性。结果电解液中的HA可以进入到微弧氧化涂层中,含HA的微弧氧化涂层较不含HA的更致密,且有封孔现象。电化学方法及浸泡实验结果表明,含HA的微弧氧化涂层的耐腐蚀性能更好。细胞表面粘附实验和细胞增殖实验也表明,经表面纳米HA微弧氧化处理后的AZ31镁合金生物相容性更好,且对MC3T3-E1细胞的增殖有促进作用。结论六偏磷酸钠电解液中添加纳米HA,可以在AZ31镁合金表面制备出含HA的微弧氧化涂层,且其耐腐蚀性能和生物活性均优于不含HA的微弧氧化膜。