关键词： 锆钽合金   生物相容性   成骨活性   种植体   巨噬细胞极化  

摘要： 采用细胞培养实验系统评价新型Zr-30Ta和Zr-25Ta-5Ti合金的生物相容性和成骨活性。采用轮廓仪和视频光学接触角测量仪测定合金的表面粗糙度和接触角。从蛋白质吸附和材料对MC3T3-E1成骨细胞、NIH3T3成纤维细胞和RAW264.7巨噬细胞的细胞毒性、黏附与增殖方面评价合金的生物学性能。通过碱性磷酸酶(ALP)活性、细胞外基质的矿化和胶原蛋白的分泌评价成骨活性。采用流式细胞术测定巨噬细胞极化以评估免疫反应。结果表明,Zr-30Ta和Zr-25Ta-5Ti合金的生物学性能优于CP-Ti合金,其成骨活性亦明显优于CP-Ti。在最初24 h内,Zr-30Ta和Zr-25Ta-5Ti合金能诱导巨噬细胞表型M1和M2的平衡表达。因Zr-30Ta和Zr-25Ta-5Ti合金良好的表面性能和化学成分,其具有更优的生物相容性和成骨活性。总之,Zr-30Ta和Zr-25Ta-5Ti合金是口腔科和骨科植入体的潜在候选材料。

关键词： SLS技术   单胞结构   有限元   孔隙率   压缩试验  

摘要： 针对骨支架的强度问题,采用有限元模拟分析的方法,构建三种不同单胞拓扑结构的三维模型,进行了有限元模拟运算。结合SLS技术,制备了不同单胞拓扑结构的多孔骨支架。并通过静态压缩试验评估了每种结构类型的骨支架所能承受的最大应力和最大承受力,得到了不同结构骨支架的力学性能差异。结果表明,仿真中最大应力呈现出FCC、CCP和SHC结构的递减规律,实物支架压缩的最大承受应力按照CCP、FCC和SHC降序排列。

关键词： 镁基金属复合材料   可生物降解植入物   增强材料   生物医学   制备工艺   生物相容性  

摘要： 镁基金属复合材料目前广泛应用于生物医学领域,如骨科植入物等,现已成为第三代生物材料之一。与钛、不锈钢、钴铬等永久性植入物相比,镁具有生物可降解特点,因此镁基金属复合物是骨折内固定装置更好的选择,在骨折愈合后不需要二次手术将其移除。除此之外,镁能刺激新骨形成,具有抗菌特性,能降低因感染造成内固定失败的风险。基于诸多优点,人们对镁基金属可降解生物材料的开发越来越感兴趣。本文就镁基金属复合材料在生物医学领域的最新研究进展进行综述,对几种用于制备镁基金属复合材料的增强剂以及其加工技术进行全面描述,讨论增强体选择和制备工艺对镁基生物复合材料力学性能、腐蚀性能和生物性能的影响。

关键词： 镁合金   腐蚀   合金元素   第一性原理   分子动力学   X-CT  

摘要： 镁合金因其密度低,轻量化效果明显,矿产资源丰富,在航空航天等领域得到了广泛的应用,成为“21世纪新型绿色材料”。但镁的电化学活性强,耐腐蚀性能差,一直限制着镁合金的大规模应用。目前,探索镁合金的腐蚀机理,设计新型耐蚀镁合金的成分已经引起人们的广泛关注。本文以耐腐蚀镁合金的成分设计方法研究进展为题进行了讨论,主要阐述了镁的腐蚀反应机理和异常析氢现象等镁合金腐蚀机制,以及电偶腐蚀、点蚀、丝状腐蚀、应力腐蚀等腐蚀类型,并总结了不同合金元素对镁合金耐腐蚀性能的影响。重点概述了第一性原理模型、分子动力学以及X射线计算机断层扫描技术(X-CT)在镁合金腐蚀方面的应用,期望能够为耐腐蚀镁合金的成分设计提供帮助。

关键词： 脉冲磁场   镁合金   凝固组织   腐蚀行为  

摘要： 综述了近年来脉冲磁场应用于镁合金制备的研究现状,总结和分析了脉冲磁场对镁合金凝固过程的作用机制,介绍了脉冲磁场对镁合金凝固组织、力学性能和腐蚀行为的影响,阐述了当前研究存在的问题及解决问题的关键。展望了脉冲磁场制备镁合金的进一步研究和发展方向。

关键词： 舱体铸件   砂型铸造   仿真模拟   裂纹控制  

摘要： 针对稀土镁合金铸造过程中的开裂问题,采用ProCAST软件对某舱体铸造过程应力场进行仿真模拟。结果表明,在应力较大处改进铸造圆角,可有效降低该部位的应力。通过采取增大过渡圆角、添加工艺拉筋等措施,解决了铸造过程产生裂纹的问题,生产出了合格的铸件。

关键词： 镁合金   Erichsen杯突试验   位错滑移   孪生  

摘要： 对GZ31板材在室温和不同压下量条件下进行Erichsen杯突试验,获得4个杯突值分别为2.0、4.1、7.1和7.3 mm的样品。利用OM、SEM和EBSD技术手段研究杯突试验时样品的变形机理和断裂机理。结果表明,非基面织构的GZ31轧制板材杯突值可达7.3 mm。在杯突过程中,基面、锥面滑移以及{10■2}拉伸孪生是主要的变形方式。位错滑移受到第二相颗粒以及晶界阻碍,相互缠结形成微孔,最后导致材料的断裂。GZ31板材杯突值高是因为弱的非基面织构以及稀土元素有利于位错滑移和拉伸孪生去协调变形。

关键词： 多孔性   3D列印   羥基磷灰石   真空鍍膜   附著力   薄膜   生物相容性試驗  

摘要： 因Ti6Al4V材料的优异特性，是植入材微创手术中重要的材料之一，但Ti6Al4V植入材本身由於杨氏系数过高（高达100 GPa）和正常人骨（15～20 GPa）差异甚多，容易产生应力遮蔽效应，因此使用3D列印多孔性结构可降低植入材的杨氏系数，且已符合人骨的杨氏系数相似的优点。本论文发展多孔性Ti6Al4V试片的真空镀膜技术，研究主题为在3D列印多孔性Ti6Al4V试片表面镀膜羟基磷灰石（Ca_(10)(PO_4)_6(OH)_2，简称HA）单层，再进行扫描式电子显微镜、附着力、抑菌及生物相容性等试验，可以找出最佳镀膜参数，并符合无细胞毒性要求。本论文中发现3D列印多孔性Ti6Al4V试片之羟基磷灰石以150 W镀膜60 min的试片是无细胞毒性，其5天後细胞存活率为95.6%，而且抑菌效果最好，所以在150 W镀膜60 min是最佳镀膜参数。

关键词： 镁合金   微弧氧化   磁控溅射   碳膜   溅射功率   摩擦学性能  

摘要： 为进一步改善镁合金微弧氧化膜的摩擦学性能,在该微弧氧化膜上,采用磁控溅射技术,在不同功率下沉积碳膜,制备碳含量不同的微弧氧化/磁控溅射复合膜。利用拉曼光谱仪检测膜层中碳结构,采用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)考察膜层摩擦磨损前后微观形貌、元素组成、分布及含量;应用球-盘摩擦试验机研究膜层摩擦学性能。结果表明:利用磁控溅射技术在镁合金微弧氧化膜表面沉积的碳膜,部分地封闭了微弧氧化膜微孔,减小了微孔孔径和微孔数量,降低了膜层表面粗糙度。复合膜在摩擦磨损过程中,摩擦系数较小,磨痕较窄且浅,磨损率较低,呈现出较优异的摩擦学性能。功率对微弧氧化/磁控溅射复合膜具有明显的影响,高溅射功率下制备的复合膜,由于拥有更光滑的表面,更多地具有自润滑特性的碳,摩擦系数更小,磨痕更窄且浅,磨损率更低,摩擦学性能更为优异,尤其是在高载荷下,可对基体提供更显著的保护。

关键词： 安装座   镁合金   铝合金   动力学分析  

摘要： 为降低成本、提高加工效率,批量生产时需要把某天线安装座使用的镁合金材料替换为铝合金。在不改变整体构型、安装法兰厚度、对外安装孔、可以调整局部结构的前提下,对安装座进行了动力学分析。在各天线安装面上定义局部坐标系,用质量点代替各天线,以减小计算规模。在X、Y、Z三个方向对安装座施加均方根值为9.36 g的随机振动载荷。计算了结构的各阶模态的频率和振型,及承受随机振动时的结构应力和加速度响应。研究发现,同一结构下两种材料的振型类似,第一阶振型为安装座在两个W3天线连线方向的整体弯曲变形,叠加W3天线安装面的局部变形;镁合金的固有频率和应力均低于铝合金;两种材料的加速度响应曲线变化趋势基本相同,但镁合金的响应均方根值小于铝合金;由于铝合金安装座的安全因子为0,因此不能把镁合金直接替换为铝合金。在铝合金安装座的安装孔处设置厚度为3 mm、间距为40 mm的加强筋,发现安装孔处的加强筋对天线安装处的振动响应基本无影响,但其安全因子为0.17,不能满足要求。进一步地,把铝合金安装座的安装孔处的加强筋优化为厚度4 mm、间距为25 mm,计算其安全因子为0.57,满足了使用要求。