发展应用于生物材料的CoCrMo块体非晶态合金的研究

摘要

在本硕士论文工作中，我们通过Fluxing提纯技术和J-Quenching快速冷凝技术相结合的方法成功制备了一系列用于生物医用材料的CoCrMo块体非晶态合金，对其热力学性能、抗腐蚀性能、离子释放程度以及生物相容性方面进行系统地测试和研究，并与商业级医用CoCrMo合金（ASTM F75）和医用不锈钢（316L SS）进行了对比研究。主要工作包括两部分：
　　(1)结合Fluxing提纯技术和J-Quenching快速冷凝技术，我们成功制备了临界尺寸为1.5 mm的Co80-x-yCrxMoyP14B6(x=5y=5;x=5y=10;x=10y=10, all in at.％)块体非晶态合金。样品在Hank’s溶液（PH=7.4）和人工唾液（PH=6.3）两种模拟体液的动电位极化曲线测试结果显示，Co80-x-yCrxMoyP14B6块体非晶态合金的抗腐蚀性能远远优于316L SS；与ASTM F75相比，Co70Cr5Mo5P14B6块体非晶态合金（以下简写为Cr5Mo5）和Co65Cr5Mo10P14B6块体非晶态合金（以下简写为Cr5Mo10）的抗腐蚀性能略低于ASTM F75，但Co60Cr10Mo10P14B6块体非晶态合金（以下简写为Cr10Mo10）要优于ASTM F75。生物相容性的测试结果表明， Co80-x-yCrxMoyP14B6块体非晶态合金对小鼠胚胎成纤维细胞(NIH3T3)没有毒性。细胞附着测试结果表明，与ASTM F75和316L SS相比，Co80-x-yCrxMoyP14B6块体非晶态合金展现出了相对更好的生物相容性。结果表明，在目前的CoCrMoPB块体非晶态合金中， Cr10Mo10展现了最好的抗腐蚀性能和生物相容性。
　　(2)在第一个工作的基础上，为了进一步提高Co60Cr10Mo10P14B6块体非晶态合金（以下标记为Fe0）的玻璃化形成能力和性能，我们用Fe部分替换其中的Co元素，由此制备出 Co45Fe15Cr10Mo10P14B6（以下标记为 Fe15）和Co30Fe30Cr10Mo10P14B6块体非晶态合金（以下标记为Fe30）。结果表明，Fe的添加提高了CoCrMo合金的玻璃化形成能力，Fe30的临界尺寸达到2 mm。抗腐蚀能力测试结果表明，在Hank’s溶液中，目前CoCrMo块体非晶态合金的抗腐蚀能力随Fe含量的增加而增强，而在人工唾液中的结果却相反。不过Fe的含量对目前块体非晶态合金的抗腐蚀性能影响并不明显。在离子释放测试中，目前的CoFeCrMoPB块体非晶态合金释放的主要金属离子为Fe和Co离子。在Hank’s溶液中，随着Fe含量的增加Co离子释放量降低，但在人工唾液中却相反，这与电化学腐蚀测试结果相吻合。生物相容性测试结果显示，随着Fe含量的增加，样品的细胞成活率增加，表明对成骨细胞的生物毒性降低，生物相容性得到提高。

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第一章 引言

1.1 生物材料

1.2 块体非晶态合金

1.3 具有生物医用潜力的块体非晶态材料

1.4 选题意义及研究内容

参考文献

第二章 实验部分

2.1 样品制备

2.2 样品的性能表征

参考文献

第三章 Co80-x-yCrxMoyP14B6块体非晶态合金的制备及其用于生物材料的性能研究

3.1 引言

3.2 Co80-x-yCrxMoyP14B6块体非晶态合金的性能研究

3.3 本章小结

参考文献

第四章 Fe元素替换Co80-x-yCrxMoyP14B6块体非晶态合金的Co元素对其腐蚀性能的影响

4.1 引言

4.2 样品的表征

4.3 本章小结

参考文献

第五章 工作总结与展望

5.1 工作总结

5.2 工作的展望

附录

致谢

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