HAP/Mg复合材料的制备及其表面处理

【摘要】镁及镁合金具有与人体骨骼相近的密度、弹性模量、良好的力学性能，同时，具有良好的生物相容性，其在体液中腐蚀降解的镁离子是人体必需的元素。但是镁合金的腐蚀速率太快，超过了断裂骨的愈合速率，制约了其作为骨替代材料在临床上的应用。羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2,HA)是人体骨重要的无机组成成分，具有良好的生物相容性，有利于类骨成分沉积、具有骨诱导性以及无毒副作用，被视为具有发展潜力的骨替代材料，但是其脆性大、抗折和抗冲击性能较差，限制了其作为承载骨替代材料的应用范围。因此，本文采用粉末冶金和热挤压法将Mg和HA复合，充分利用二者的优点，制备出一种组织致密的复合材料，通过SEM、XRD等测试手段对复合材料组织和性能进行分析。为了提高复合材料的耐腐蚀性能，对HAp/Mg复合材料表面进行改性处理。以纯镁和羟基磷灰石粉末为原料，采用粉末冶金和热挤压法制备出不同羟基磷灰石含量的HAp/Mg复合材料。随着HA颗粒质量分数的增加，HAp/Mg复合材料的强度增加，但是复合材料的腐蚀性能并不是随着HA颗粒质量分数的增加而增加，结合复合材料的力学性能和耐腐蚀性能，在HA颗粒质量分数为20%时，具有最佳的综合性能。将HAp/Mg复合材料在以CaO、H3PO4为基础配方的磷化液中表面处理以制备钙系磷化膜。采用单一变量法，在其它条件不变的情况下，通过调节不同的pH、温度、时间来制备磷化膜。采用扫描电镜观察磷化膜的形貌，极化曲线分析它的耐腐蚀性。结果表明，在pH=2.8、温度为40℃、时间为10min时可以获得组织致密，覆盖均匀的磷化膜。不同反应时间下的磷化膜扫描形貌观察得知，磷化膜首先在HA颗粒上形核，然后向α相上扩展，逐渐覆盖基体整个表面。磷化膜成膜的电位-时间曲线表明磷化膜成膜主要分四个阶段，第一阶段镁发生溶解；第二阶段磷化膜沉积占主导地位；第三阶段磷化膜缓慢生长阶段；第四阶段镁的溶解和膜层的生长呈动态平衡阶段。在优化工艺条件下，采用1mol/LNaOH溶液对磷化膜进行碱煮处理，研究了碱煮时间对磷化膜形貌和腐蚀性能影响，结果表明，最佳的碱液处理时间是2h。在模拟体液中的极化曲线测试，浸泡过程中的pH、析氢和表面形貌观察得知，复合材料表面磷化处理和碱液处理有助于HA的沉积，抑制了复合材料的腐蚀，从而改善材料在模拟体液中的腐蚀性能，浸泡后材料表面主要的腐蚀产物是Mg(OH)2、HA。
【作者】李大勇；
【导师】李光玉；
【作者基本信息】吉林大学，材料学，2014，硕士
【关键词】羟基磷灰石；镁基复合材料；表面改性；耐腐蚀性；

【参考文献】
[1]钱伟.NF-κB在大鼠颅脑损伤后继发性脑损伤中的作用及意义[D].苏州大学,神经外科学,2013,硕士.
[2]吕海龙.液晶聚硅氧烷类成核剂诱导PP结晶结构与形态的研究[D].东北大学,高分子化学与物理,2010,硕士.
[3]安景.小功率光伏并网逆变器研究[D].北京交通大学,2014.
[4]吴艺明.大面积有机半导体纳米线阵列的可控制备及其器件应用[D].苏州大学,无机化学,2013,硕士.
[5]张杰兮.舒城县承接产业转移的优先序研究[D].安徽大学,产业经济学,2014,硕士.
[6]江辉,曾亚光,徐田坤,谷爱军,芦毅,翁勇南,邱巍.强降雨下地铁过渡段洞口/车站出入口降水量阈值研究[J].北京交通大学学报,2015,01:52-58.
[7]李建美.多钼（钒）氧簇的合成、晶体结构和磁性研究[D].东北师范大学,无机化学,2012,硕士.
[8]陈楠楠.温度和二氧化碳升高对稻麦产量及生物量影响的整合分析研究[D].南京农业大学,环境科学,2012,硕士.
[9]孙宝龙.轮臂混合式可重构机器人设计与原理样机研制[D].浙江理工大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[10]汪婷.生物医学图像归一化及配准方法研究[D].广东工业大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[11]杨杰.激光打标机控制系统的研究[D].武汉纺织大学,物理电子学,2014,硕士.
[12]常明迪.多维分析及数据挖掘技术在高校教务管理系统中的应用[D].东北大学,计算机应用技术,2010,硕士.
[13]邵卫红.点衍射干涉检测系统光学结构参数优化及误差分析研究[D].浙江大学,光学工程,2014,硕士.
[14]陈捷.客运站站调辅助决策管理系统的探讨[D].西南交通大学,2002.
[15]张世文.电务部门安全生产规律初步探索[J].铁道通信信号.2001(10)
[16]张凯.基于预测模型的光伏MPPT控制方法研究[D].郑州大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[17]董哲江.浙江建行报表中心的设计与应用[J].中国金融电脑,2005,02:62-63.
[18]冯继伟.程控超大功率低频功率放大器的设计[D].西安工业大学,通信与信息系统,2014,硕士.
[19]董昌锋.范畴变量对虚假再认的影响[D].华南师范大学,基础心理学,2004,硕士.
[20]郭慧媛,马元丹,王丹,左照江,高岩,张汝民,王玉魁.模拟酸雨对毛竹叶片抗氧化酶活性及释放绿叶挥发物的影响[J].植物生态学报,2014,08:896-903.
[21]彭聚珍,张明玉.市场选择、经营模式与中国航空公司的国际竞争力[J].改革,2014,11:108-117.
[22]张恒.煤矿安全氛围与险兆事件关系研究[D].西安科技大学,安全技术及工程,2014,硕士.
[23]董一凡.后全球金融危机时期美国对华贸易政策研究[D].外交学院,世界经济,2014,硕士.
[24]李一帆,徐伟,朱勍.无有机溶剂的芳香化合物的氧气氧化碘化反应[J].化学研究与应用,2014,02:290-293.
[25]吴乃伟.功能化超分子有机金属大环和铂炔凝胶的构筑及性能研究[D].华东师范大学,有机化学,2014,博士.
[26]李黎.山东省消防产品质量检验业务管理系统优化研究[D].山东大学,工业工程（专业学位）,2012,硕士.
[27]李志雷,张举,王兴国.基于采样值相关法的双回线无通道保护[J].电力系统自动化,2006,06:70-73+91.
[28]华艳雯.当代汉语“最”的功能扩展研究[D].上海师范大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[29]张艳梅.基于存货质押融资的供应链金融合作博弈模式研究[D].北京交通大学,2012.
[30]苗蔚,李后卿.知识发现及其实现技术的研究概述[J].现代情报,2005,01:12-15.
[31]冯静.论企业经营权信托[D].华东政法学院,经济法学,2003,硕士.
[32]道格拉斯·梅普（DouglasP.KMaip）.气候变化对巴布亚新几内亚甘薯产量的影响[D].华中农业大学,农业经济,2014,硕士.
[33]曹莉莉.网络整合营销塑造B2B品牌研究[D].北京交通大学,2013.
[34]韩江.深圳A公司竞争战略研究[D].大连理工大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[35]王永杰.《补贴与反补贴协议》下可申诉补贴之研究[D].苏州大学,国际法,2003,硕士.
[36]张艳虹.篇章背诵对非英语专业学生英语写作能力培养的有效性研究[D].东北师范大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[37]汪英文.南京国民政府时期行刑处遇制度研究[D].安徽大学,法律史学,2013,硕士.
[38]王枫.欧债危机中最后贷款人救助机制探析[D].上海国际问题研究院,国际政治,2013,硕士.
[39]王有新,史政军,李少英.深度偏移的发展与应用概况[J].石油地球物理勘探,1994,04:526-531+534.
[40]谢耀.NAND flash控制器设计及软硬件协同验证[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[41]明海,刘阳,康振辉.电化学方法大量合成高纯碳点及其光催化的应用[A].中国化学会.中国化学会第28届学术年会第12分会场摘要集[C].中国化学会:,2012:1.
[42]彭浩晟.法官独立之研究[D].河南大学,诉讼法学,2004,硕士.
[43]段凌颖.汉魏六朝女性作家作品研究[D].西北师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
[44]付志宏.倾斜建筑物病害治理方法及工程应用研究[D].辽宁工程技术大学,建筑与土木工程,2004,硕士.
[45]马晓晋.中国企业技术获取型跨国并购的影响因素研究[D].浙江工业大学,2008.
[46]王晓林.聚醚醚酮超声热—形变规律及焊接工艺研究[D].哈尔滨工业大学,2007.
[47]刘嘉兴.普及型卫星电视接收站技术要求的论证[J].电讯技术.1992(02)
[48]李文华.崇启大桥钢箱梁横隔板设置与畸变效应分析[D].北方工业大学,结构工程,2014,硕士.
[49]陈显利.滞蓄型人工湿地水质净化试验研究[D].西南交通大学,环境工程,2014,硕士.
[50]柯玲,周小佳.信息经济发展中的信息经济测度研究[J].电子科技大学学报(社科版),2005,04:14-18.