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介绍了镁与人体健康的关系及镁基生物材料的优势.简要介绍了镁基硬组织生物材料的发展及其最新研究进展,包括镁基硬组织生物材料生理环境下的腐蚀降解、表面改性、生物相容性和多孔镁骨植入材料、镁添加剂生物材料、镁基复合材料等.还讨论了镁基生物材料存在的问题.

关键词: 镁及镁合金 , 可降解生物材料 , 腐蚀 , 表面改性 , 生物相容性 , 多孔镁

7N01铝合金120℃单级时效的组织和性能

宋涛 , 高家诚 , 乔丽英 , 高安江

材料热处理学报

利用光学金相、扫描电镜、透射电镜、硬度和差热分析等研究了7N01铝合金在120℃下时效性能变化与析出演变情况。结果表明：7N01强化元素充分固溶处理后,难溶的Fe、Mn元素等与Al、Si等形成了棒状α-Al（FeMn）Si相,时效过程中,α-Al（FeMn）Si吸附并溶解基体析出的Mg、Zn等元素,形成α-Al（FeMnMgZn）Si。合金在120℃下时效,随着时效时间的延长,硬度不断上升,并在时效48 h后达到第一个硬度峰值,峰值硬度为138 VHN,继续时效,硬度开始稍有下降,时效到72 h后硬度又缓慢上升,直至时效到96 h时,7N01硬度达到第二个峰值,峰值硬度为146 VHN。硬度变化本质上反映了120℃时效过程中强化相从GPⅡ到η＇相转变。

关键词: 7N01铝合金 , 时效 , 显微组织 , 硬度

热-自组装单分子膜表面改性镁的生物相容性

高家诚 , 乔丽英 , 王勇 , 辛仁龙 , 张敏

功能材料

用浸提液法和直接接触发法考察了热-自组装单分子膜表面改性镁及镁钙合金的溶血率、成纤维细胞毒性、成骨细胞毒性.结果表明,pH值<10.61、Mg2+浓度<42mg/L时,纯镁浸提液的溶血率<5%.熟-自组装单分子膜改性镬和镁钙合金的耐蚀性提高,其溶血率<5%.成纤维细胞3cm2/ml浸提液稀释到1/3组毒性不符合要求,1/9和1/15组为1级,1/30组的成纤维细胞增殖速度超过阴性对照组,提示低浓度镁浸提液对细胞生长有促进作用.成骨细胞1cm2/10ml浸提液,细胞相对增殖率均在100%以上,细胞毒性为0级;3cm2/ml浸提液中,离子浓度超过382mg/L的1/3稀释组安全性不合格;Mg2+为202mg/L的1/6稀释组满足细胞毒性要求,Mg2+<156mg/L的1/9稀释组对成骨细胞增殖有促进作用.成骨细胞与改性镁和镁钙合金直接接触6d的细胞相对增殖率均在100%以上,未处理镁和镁钙合金增殖率随时间的延长有降低的趋势.

关键词: 镁 , 表面改性 , 生物相容性 , 溶血率 , 细胞毒性

表面改性纯镁的细胞毒性和溶血率

高家诚 , 李龙川 , 王勇 , 乔丽英

稀有金属材料与工程

介绍了处理前后纯镁细胞毒性和溶血率试验的结果.试验结果表明,小鼠骨髓细胞与纯镁试样直接接触的细胞毒性实验中,纯镁没有对小鼠骨髓细胞的增殖产生明显的毒副作用;但未处理的纯镁试样出现了严重的溶血现象.经过热-有机表面改性后,纯镁试样的溶血率在生物材料允许的＜5%的范围之内.本阶段试验提示,经表面改性后的纯镁可望用作生物材料.

关键词: 纯镁 , 表面改性 , 细胞毒性 , 溶血率

热处理对纯Mg表面纳米TiO_2涂层耐蚀性的影响

谢奉好 , 高家诚 , 乔丽英 , 张敏

功能材料

以四氯化钛为原料,制备纳米TiO2溶胶,再采用浸渍-提拉法在纯Mg表面制得TiO2薄膜,随后涂有TiO2的纯Mg分别在100、300、500℃下热处理2h。采用XRD、DSC/TG、FT-IR、FE-SEM表征不同热处理条件下试样的组成和结构;通过动电位极化表征试样的耐蚀性,考察温度对TiO2涂层纯Mg试样耐蚀性的影响。结果表明TiO2涂层可提高纯Mg的耐蚀性;100℃热处理试样具有最优的耐蚀性,其腐蚀电流密度为4.5×10-3 mA/cm2,较纯Mg的3.256mA/cm2明显下降;随着温度的升高,试样的耐蚀性趋于下降。并对TiO2涂层的耐蚀机理进行了讨论。

关键词: TiO2薄膜 , 纯Mg , 耐蚀性 , 热处理

医用Mg-RE合金血管内支架的研究进展

高家诚 , 王强 , 彭建 , 乔丽英 , 李伟

材料导报

血管内金属支架是植入人体血管管道狭窄处起支撑作用的医疗器械,其生物相容性十分重要.分析了稀土镁合金作为生物材料的优势和潜力,对Mg-RE合金的腐蚀性、生物相容性及生物可降解性能进行了综合评述;并以冠状动脉支架为应用背景,着重分析了影响血管内支架血液相容性的因素,提出了对支架进行表面改性处理以提高其血液相容性的技术路线.

关键词: 稀土镁合金 , 血管内支架 , 生物相容性 , 生物可降解性 , 表面改性

纯镁在动物体内骨诱导性能的研究

高家诚 , 乔丽英 , 王勇 , 辛仁龙

稀有金属材料与工程

将改性前后的4N-Mg以及TC4合金对照样植入白兔股骨,术后2, 6, 12 w时任取1只处死,进行X线片检查,血镁浓度测试,并对标本进行SEM观察、EDS分析,以及组织切片光镜观察.结果表明,骨内植入试验中,动物血镁浓度均在正常值范围之内;镁基植入材料显示出较好的骨结合性和骨诱导性,新生骨组织矿化明显,新生骨层上有排列整齐的破骨细胞;改性镁基材料的腐蚀降解速率明显减小.初步表明镁基材料有较好的骨诱导性能,改性对镁基材料腐蚀降解有调控作用.

关键词: 镁 , 表面改性 , 生物相容性 , 骨诱导性

Ca含量对ZM61组织及模拟体液中腐蚀行为的影响

王勇 , 周红 , 乔丽英 , 宋长江

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2013.06.018

通过真空熔炼获得了不同Ca含量的ZM61镁合金,利用光学金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪分析了其铸态组织结构,并通过37℃下SBF溶液中的析氢试验和电化学测试,研究Ca含量对铸态ZM61合金在仿生环境中腐蚀行为的影响.结果表明,随着Ca的加入,合金的晶粒尺寸细化；Ca在合金中主要存在于Ca2 Mg6 Zn3析出相中,当Ca含量达到0.5％(质量分数,下同)时,这种析出物在晶界形成连续网状；随着Ca含量的增加,合金耐腐蚀性呈先增后减的趋势,Ca含量为0.5％时,合金的耐腐蚀性最佳.

关键词: ZM61 , Ca , 微观组织 , 腐蚀性能 , SBF

硅烷化处理在镁合金表面防腐中的应用

乔丽英 , 何聪 , 谈安强 , 况新亮 , 高家诚

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.09.001

近年来,提高镁合金这一绿色结构工程材料的耐蚀性研究成为焦点,而硅烷化处理作为金属防腐领域新型的环保、节能、低排放、低成本的处理技术,已逐渐应用于镁合金的表面防腐.综述镁合金表面硅烷化处理的机理、硅烷膜的制备方法、硅烷膜性能的影响因素及改性方法,分析硅烷化处理在镁合金表面防腐应用中存在的不足之处,并展望今后主要的研究方向.

关键词: 镁合金 , 表面处理 , 硅烷化处理 , 耐蚀性