目錄
前言
第1章緒論 1
1.1 引言 1
1.2 可降解生物醫(yī)用高分子材料 2
1.2.1 天然可降解高分子材料 2
1.2.2 微生物合成高分子材料 2
1.2.3 化學(xué)合成可降解高分子材料 5
1.3 可降解生物陶瓷材料 14
1.3.1 生物陶瓷材料簡介 12
1.3.2 可生物降解與吸收陶瓷 12
1.4 可降解生物醫(yī)用金屬材料 17
1.4.1 可降解純鐵 17
1.4.2 可降解鋅基合金 18
1.4.3 可降解純鎂及其合金 18
1.5 本書的主要內(nèi)容 26
第2章試驗(yàn)材料、設(shè)備及方法 28
2.1 試驗(yàn)材料 28
2.1.1 鎂合金原材料 28
2.1.2 Mg合金熔煉覆蓋熔劑的化學(xué)成分 28
2.1.3 純鎂及鎂合金金相試樣的化學(xué)拋光液和浸蝕劑 28
2.1.2 微弧氧化電解液的化學(xué)組成 29
2.1.5 制備羥基磷灰石的化學(xué)試劑 29
2.1.6 材料耐蝕性檢測試劑 29
2.1.7 溶血試驗(yàn)所用的試劑 30
2.2 試驗(yàn)設(shè)備 31
2.2.1 鎂合金熔煉制備設(shè)備 31
2.2.2 鎂合金熱處理及機(jī)械性能測試設(shè)備 31
2.2.3 純鎂表面合成MgO薄膜備設(shè)備 31
2.2.2 制備羥基磷灰石制備設(shè)備 32
2.2.5 純鎂及鎂合金表面微弧氧化設(shè)備 32
2.2.6 材料顯微組織觀察及相結(jié)構(gòu)分析儀器 32
2.2.7 材料耐蝕性檢測儀器設(shè)備 33
2.2.8 陶瓷涂層TODSC分析設(shè)備 33
2.2.9 材料溶血試驗(yàn)儀器設(shè)備 33
2.3 試驗(yàn)方法 33
2.3.1 鎂合金的熔煉 33
2.3.2 鎂合金的熱處理 34
2.3.3 鎂合金的力學(xué)性能測試 35
2.3.4 純鎂表面MgO薄膜的合成與制備 36
2.3.5 羥基磷灰石的制備 36
2.3.6 純鎂及Mg-Zn合金的微弧氧化 37
2.3.7 材料的顯微組織觀察與相結(jié)構(gòu)分析 38
2.3.8 材料的耐蝕性測試 39
2.3.9 材料的溶血試驗(yàn) 40
2.4 小結(jié) 41
第3章鎂錫合金的設(shè)計與制備 42
3.1 引言 42
3.1.1 鎂的常見性質(zhì) 42
3.1.2 鎂的生物特性 43
3.2 鎂錫合金的成分設(shè)計 43
3.2.1 目的 43
3.2.2 合金設(shè)計的元素選擇 44
3.2.3 合金成分的確定 47
3.3 鎂合金的制備 47
3.3.1 鎂熔煉中的化學(xué)反應(yīng) 47
3.3.2 鎂合金熔煉中的阻燃保護(hù) 50
3.4 小結(jié) 53
第4章鎂錫合金的微觀組織及力學(xué)性能的研究 54
4.1 鎂錫合金成分相及微觀織結(jié)構(gòu)分析 54
4.1.1 鎂錫合金成分及其相結(jié)構(gòu)分析 54
4.1.2 鎂錫合金微觀組織分析 55
4.2 合金力學(xué)性能釀 57
4.2.1 鎂合金力學(xué)性能檢測結(jié)果 57
4.2.2 鎂錫合金力學(xué)性能分析 59
4.3 小結(jié) 60
第5章鎂錫合金在模擬體液中Ca/P沉積行為的研究 61
5.1 鎂錫合金模擬體液培養(yǎng)前預(yù)處理 61
5.1.1 鎂錫合金模擬體液培養(yǎng)前堿處理結(jié)果及分析 61
5.1.2 鎂錫合金模擬體液培養(yǎng)前堿熱處理結(jié)果及分析 62
5.2 鎂合金在模擬體液培養(yǎng)中的Ca/P沉積行為 66
5.2.1 直接模擬體液培養(yǎng)鎂合金的Ca/P沉積結(jié)果及分析 66
5.2.2 堿處理后模擬體液培養(yǎng)鎂合金的Ca/P沉積結(jié)果及分析 68
5.2.3 堿熱處理后模擬體液培養(yǎng)鎂合金的Ca/P沉積結(jié)果及分析 72
5.3 小結(jié) 76
第6章鎂錫合金生物降解行為的研究 77
6.1 引言 77
6.1.1 鎂合金腐蝕的基本特征 77
6.1.2 電化學(xué)腐蝕相關(guān)艦 78
6.2 鎂合金電化學(xué)腐蝕的測定 80
6.2.1 鎂合金的電化學(xué)腐蝕反應(yīng) 80
6.2.2 電化學(xué)試驗(yàn)結(jié)果及分析 80
6.2.3 鎂錫合金電化學(xué)腐蝕表面形貌 81
6.3 鎂合金在模擬體液降解行為的研究 82
6.3.1 直接模擬體液浸泡酸堿度的變化和質(zhì)量損失規(guī)律 82
6.3.2 堿預(yù)處理合金模擬體液浸泡酸堿度的變化和質(zhì)量損失規(guī)律 82
6.3.3 堿熱處理合金模擬體液浸泡酸堿度的變化和質(zhì)量損失規(guī)律 89
6.4 小結(jié) 96
第7章通過熱處理方法在純鎂表面制備MgO薄膜及其耐蝕性 98
7.1 純鎂表面MgO薄膜的表征 98
7.1.1 引言 98
7.1.2 MgO薄II的表面形貌和化學(xué)成分分析 99
7.2 純鎂表面MgO薄膜的耐蝕性研究 100
7.2.1 電化學(xué)極化曲線 100
7.2.2 浸泡試驗(yàn) 101
7.2.3 MgO薄麵蝕性的分析與討論 103
7.3 小結(jié) 102
第8章微弧氧化陶瓷涂層在基礎(chǔ)電解液中的生長特征和耐蝕性研究 105
8.1 微弧氧化基礎(chǔ)電解液配方和微弧氧化工藝麵的確定 105
8.1.1 微弧氧化基礎(chǔ)電解液成分的選擇 105
8.1.2 微弧氧化基礎(chǔ)電解液的配方和電流密度的確定 105
8.1.3 溫度對微弧氧化過程的影響 107
8.2 微弧氧化陶瓷涂層在基礎(chǔ)電解液中的生長過麵究 108
8.2.125℃時微弧氧化陶瓷涂層在翻電解液中的生長過程 108
8.2.220℃時微弧氧化陶瓷涂層在翻電解液中的生長過程 113
8.2.3 微弧氧化陶瓷涂層的相結(jié)構(gòu) 117
8.2.2 微弧氧化陶瓷涂層的生長過程討論 118
8.3 在基礎(chǔ)電解液中制備的微弧氧化陶瓷涂層的耐蝕性 120
8.3.125℃制備的微弧氧化陶瓷涂層的耐蝕性 120
8.3.220℃制備的微弧氧化陶瓷涂層的耐蝕性 122
8.3.320℃和25C制備的微弧氧化陶瓷涂層在模擬體液中極化曲線的電化學(xué)參數(shù)比較 123
8.3.2 微弧氧化陶瓷涂層在模擬體液中的耐蝕性討論 125
8.4 小結(jié) 128
第9章添加劑對純鎂微弧氧化陶瓷涂層顯微結(jié)構(gòu)和性能的影響 129
9.1 三乙醇胺對純鎂微弧氧化陶瓷涂層顯微結(jié)構(gòu)和耐蝕性的影響 129
9.1.1 三乙醇胺對微弧氧化電壓的影響 129
9.1.2 三乙醇胺對微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 130
9.1.3 微弧氧化時間對陶瓷涂層耐蝕性的影響 131
9.1.2 封孔處理對微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 133
9.1.5 微弧氧化陶瓷涂層的顯微結(jié)構(gòu)觀察 132
9.2 CaO粉末對純鎂微弧氧化陶瓷涂層顯微結(jié)構(gòu)和耐蝕性的影響 137
9.2.1 單獨(dú)添加CaO粉末對微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 137
9.2.2 混合添加CaO粉末和三乙醇胺對微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 139
9.2.3 封孔處理對微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 121
9.2.2 微弧氧化陶瓷涂層的顯微結(jié)構(gòu) 122
9.3 CaCO3粉末對純鎂微弧氧化陶瓷涂層顯微結(jié)構(gòu)和耐蝕性的影響 122
9.3.1 單獨(dú)添加CaCO3粉末對微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 122
9.3.2 混合添加CaCO3粉末和三乙醇胺對微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 126
9.3.3 封孔處理對微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 148
9.3.2 微弧氧化陶瓷涂層的顯微結(jié)構(gòu) 129
9.4 羥基磷灰石粉末對純鎂微弧氧化陶瓷涂層顯微結(jié)構(gòu)和耐蝕性的影響 151
9.4.2 單獨(dú)添加HA粉末對微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 153
9.4.3 混合添加HA粉末和三乙醇胺對微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 154
9.4.4 封孔處理對微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 156
9.4.5 微弧氧化涂層的顯微結(jié)構(gòu)觀察 157
9.5 模擬體觀泡試驗(yàn) 159
9.5.1 浸泡過程中模擬體液pH的變化 159
9.5.2 浸泡不同時間后試樣的表面形貌 162
9.5.3 試樣在模擬體液浸泡過程中的腐蝕速率 168
9.6 陶瓷涂層的顯微釀、相結(jié)構(gòu)和血液相容性評價 169
9.6.1 微弧氧化陶瓷涂層的顯微硬度 169
9.6.2 微弧氧化陶瓷涂層的相結(jié)構(gòu) 169
9.6.3 微弧氧化陶瓷涂層的血液相容性評價 175
9.7 添加劑粉末參與微弧氧化陶瓷涂層生長機(jī)理 175
9.8 小結(jié) 176
第10章生物醫(yī)用Mg4Zn合金微弧氧化陶瓷涂層的制備及性能研究 178
10.1 Mg4Zn合金的顯微組織、力學(xué)性能及其在模擬體液中的耐蝕性 178
10.1.1 Mg4Zn合金的顯微組織 178
10.1.2 Mg4Zn合金的基本力學(xué)性能 181
10.1.3 Mg4Zn合金在模擬體液中的耐蝕性 182
10.2 Mg4Zn合金在基礎(chǔ)電解液中微弧氧化處理后的顯微組織和耐蝕性 184
10.2.1 鑄態(tài)Mg4Zn合金在基礎(chǔ)電解液中進(jìn)行微弧氧化處理對耐蝕性的影響 184
10.2.2 固溶態(tài)Mg4Zn合金在基礎(chǔ)電解液中進(jìn)行弧氧化對耐蝕性的影響 186
10.2.3 封孔處理對固溶態(tài)Mg4Zn合金微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 188
10.2.4 微弧氧化陶瓷涂層的顯微結(jié)構(gòu)觀察 189
10.3 三乙醇胺對Mg4Zn合金微弧氧化陶瓷涂層顯微組織和耐蝕性的影響 190
10.3.1 三乙醇胺微弧氧化電壓的影響 190
10.3.2 三乙醇胺微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 191
10.3.3 封孔處理微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 192
10.3.4 微弧氧化陶瓷涂層的顯微結(jié)構(gòu)觀察 1+3
10.4 CaO粉末對Mg4Zn合金微弧氧化陶瓷涂層顯微組織和耐蝕性的影響 194
10.4.1 添加CaO粉末對微弧氧化電壓的影響 195
10.4.2 添加CaO粉末對微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 195
10.4.3 封孔處理微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 196
10.4.4 微弧氧化陶瓷涂層的顯微結(jié)構(gòu)觀察 197
10.5 CaCO3粉末對Mg4Zn合金微弧氧化陶瓷涂層顯微組織和耐蝕性的影響 199
10.5.1 添加CaCO3粉末對微弧氧化電壓的影響 200
10.5.2 添加CaCO3粉末對微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 200
10.5.3 封孔處理微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 202
10.5.4 微弧氧化陶瓷涂層的顯微結(jié)構(gòu) 203
10.6 HA粉末對Mg4Zn合金微弧氧化陶瓷涂層顯微組織和耐蝕性的影向 204
10.6.1 添加HA粉末對微弧氧化電壓的影響 205
10.6.2 添加HA粉末對微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 205
10.6.3 封孔處理微弧氧化陶瓷涂層耐蝕性的影響 206
10.6.4 微弧氧化陶瓷涂層的顯微結(jié)構(gòu)觀察 207
10.7 模擬體液浸泡試驗(yàn) 209
10.7.1 浸泡過程中模擬體液pH的變化 209
10.7.2 浸泡不同時間后試樣的表面形貌 211
10.7.3 試樣在模擬體液浸泡過程中的腐蝕速率 217
10.8 陶瓷涂層的顯微硬度、相結(jié)構(gòu)和血液相容性評價 217
10.8.1 微弧氧化陶瓷涂層的顯微硬度 217
10.8.2 微弧氧化陶瓷涂層的相結(jié)構(gòu) 218
10.8.3 微弧氧化陶瓷涂層的溶血率 222
10.9 小結(jié) 223
第11章結(jié)論 224
參考文獻(xiàn) 227