新型生物可降解Fe-Mn合金在Hanks溶液中的电化学腐蚀行为

采用浸泡实验、阳极极化曲线和电化学交流阻抗(EIS)测试技术,并结合XRD和SEM分析手段对新型生物可降解Fe-Mn合金在37℃人工模拟体液-Hanks溶液中的电化学腐蚀行为进行了研究,并与Fe-C合金比较.研究结果表明:在37℃Hanks溶液中浸泡5天后,Fe-Mn合金表面的腐蚀产物主要为锰的氧化物Mn_3O_4和MnO_2,表面发生均匀腐蚀.Fe-Mn合金在37℃Hanks溶液中的阳极极化行为是活化溶解过程,随着Mn含量由15%增加到30%,合金的自腐蚀电位Ecorr下降,自腐蚀电流密度icorr升高,与Fe-C合金相比,自腐蚀电位Ecorr从-650 m V下降至-800 m V以下,耐蚀性能显著降低.Fe-25Mn合金在37℃Hanks溶液中的容抗弧直径小于Fe-C合金,双电层电荷转移电阻R由420.5Ω·cm2减小为327.0Ω·cm2,降解速度提高.

新型医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金在Hanks溶液中的电化学腐蚀行为研究

采用极化曲线分析、电化学阻抗谱(EIS)测试和浸泡实验的方法,并结合XPS,XRD和SEM等分析手段对新型医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金在37℃的Hanks人工模拟体液中的电化学腐蚀行为进行了研究,并与纯Ti和Ti-6Al-4V合金进行了比较.结果表明:在37℃的Hanks溶液中,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金的腐蚀电流密度与纯Ti相等,并且钝化性能优于纯Ti和Ti-6Al-4V,这与其钝化膜中存在大量的Nb_2O_5密切相关;EIS结果显示,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金表面形成内层致密而外层疏松的双层钝化膜结构,致密层特性对材料的耐蚀性能起到决定性作用;随着浸泡时间的延长,致密内层的电阻大幅度提高,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金的耐蚀性能增强,同时疏松外层中的微缺陷发展成为宏观裂纹,造成疏松外层整体脱落.

可降解镁合金在Hank溶液中的腐蚀行为

为了进一步了解可降解镁合金在Hank溶液中的腐蚀行为,对Mg-RE-1.0Zr合金的铸态、固溶态和固溶+时效态三种状态,利用失重法在人体模拟Hank溶液中进行腐蚀试验,分析合金的腐蚀动力学特征及影响因素.通过SEM扫描,较为直观地观察腐蚀后的表面形貌.研究结果表明:Mg-RE-1.0Zr铸态、固溶态与固溶+时效态试样的平均动态腐蚀速率分别为0.884 8mg/(cm2.h),0.136 3mg/(cm2.h)和0.144 5mg/(cm2.h),平均静态腐蚀速率分别为0.584 1mg/(cm2.h),0.096 9mg/(cm2.h)和0.104 6mg/(cm2.h);腐蚀形态为晶间腐蚀和点蚀.

Hank's溶液中NiTi形状记忆合金与人骨微动摩擦系数的研究(英文)

在Hank's 溶液中, 采用 SRV 型摩擦磨损试验机对 NiTi 形状记忆合金与人骨配磨的微动摩擦系数进行研究。结果表明:Hank's 溶液的润滑作用使合金与骨之间的摩擦系数变小,但该介质的腐蚀作用会使摩擦系数增大。在 4 种介质中,随着振幅的增加,摩擦系数逐渐趋于稳定。在弱酸、弱碱性 Hank's 溶液中,摩擦系数大于中性条件下的值。由于介质的存在会对磨屑的形成和演化起到抑制作用,相对于空气介质,NiTi 形状记忆合金在不同 pH 值 Hank's 溶液中磨痕的最大深度以及磨斑体积、宽度、长度会有不同程度的减少。

钇含量对(Zr_(56)Al_(16)Co_(28))_(100-x)Y_x非晶合金在Hank′s溶液中腐蚀行为的影响

采用真空单辊甩带法制备出成分为(Zr_(56)Al_(16)Co_(28))_(100-x)Y_x(x=0,2,4)非晶合金,利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、电化学工作站、场发射扫描电镜和能谱仪等研究了钇含量对该非晶合金在Hank′s溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:随着钇含量的增加,该非晶合金的自腐蚀电流密度逐渐降低,耐腐蚀性能增强,但当x=4时其增大的程度较小;耐腐蚀性能的提高归因于钇的添加促进了该非晶合金表面氧化膜的持续形成。

Hank’s溶液和生理盐水中纯钛的复合微动腐蚀特性

采用球/平面接触方式,进行纯钛(TA2/TA2)在Hank’s溶液和生理盐水中的常温切向和径向复合微动腐蚀实验。实验接触角θ为45o,最大径向载荷Fmax为100、200和300N,微动循环周次为5×104次。在摩擦动力学分析和耗散能计算分析基础上,用扫描电镜(SEM)和激光共焦扫描显微镜(LCSM)测定了磨损量,分析磨损机制。结果表明:在Hank’s溶液和生理盐水中,复合微动F—D曲线呈现准梯形和椭圆形二阶段特征;相同载荷条件下,TA2在Hank’s溶液中材料损失量比在生理盐水中小,这与在相同条件下Hank’s溶液中的耗散能比在生理盐水中小的结果一致。在二种介质条件下,TA2的复合微动磨损主要以磨粒磨损和剥层方式进行。

Hank's模拟体液中医用TLM合金的微磨粒磨损行为

采用TE66微磨粒磨损实验机对外科植入材料Ti-Zr-Nb-Mo-Sn(TLM)钛合金在Hank's模拟人体体液中的微磨粒磨损行为进行研究。通过正交实验结果可知:影响TLM钛合金微磨粒磨损行为的各因素的显著程度由高到低依次为料浆浓度、载荷、滑移速度、磨粒及滑移距离,并研究料浆浓度对TLM钛合金微磨损行为的影响。结果表明:不同载荷下,由于单位体积内的磨粒数量增加致使TLM钛合金的磨损体积随料浆浓度增加而增加;摩擦因数在微磨损-腐蚀共同作用下随料浆浓度增加先增加而后降低,主要是由于随着微磨损-腐蚀的进行,在摩擦副表面产生氧化膜或钝化膜,而这些膜具有一定的润滑作用致使摩擦因数降低;同时可得知在浓度相同时,载荷越大,摩擦因数越大。

模拟体液环境对Mg_(66)Zn_(30)Ca_(4)非晶合金降解性能的影响

通过电化学实验、浸泡实验研究Mg_(66)Zn_(30)Ca_(4)非晶合金在模拟体液环境下的耐蚀性能。结果表明,Mg_(66)Zn_(30)Ca_(4)非晶合金在降解过程中受温度的影响会提高玻璃转变温度(Tg),增加非晶组元原子间结合力和热稳定性。且随着降解时间的延长,非晶合金内部的自由能不断湮灭,降低了原子的迁移率,提高了Mg_(66)Zn_(30)Ca_(4)非晶合金的耐蚀性能。在Hank’s溶液中浸泡后,Mg_(66)Zn_(30)Ca_(4)非晶合金表现出较为优异的耐蚀性,在合金表面易形成较致密的保护膜,延缓其在Hank’s溶液中的降解过程。

微量Y_(2)O_(3)对多孔Mg-Al合金组织和性能的影响

镁基多孔材料在生物医用领域具有广阔的应用前景,为提高多孔Mg-Al合金在人体体液中的耐腐蚀性,采用粉末冶金法制备多孔Mg-Al合金,添加不同含量(0,0.2%,0.4%,0.6%)的Y_(2)O_(3)对Mg-Al合金进行改性。采用金相显微镜、XRD、SEM、万能试验机和电化学工作站探究了Y_(2)O_(3)含量对多孔Mg-Al合金的孔隙率和孔隙形貌、显微组织、抗压强度及其在Hank’s仿生溶液中耐蚀性的影响。结果表明:采用粉末冶金法制备的多孔Mg-Al合金的孔隙率为39%左右,粉末冶金法可较为准确地控制多孔Mg-Al合金的孔隙形貌和大小。多孔Mg-Al合金主要由Mg和第二相Al12Mg17组成,Y_(2)O_(3)的添加可使多孔Mg-Al合金晶粒得到细化、晶粒尺寸均匀化,第二相分布更加均匀,并提高多孔Mg-Al合金的抗压强度及其在Hank’s仿生溶液中的耐蚀性。当Y_(2)O_(3)含量为0.4%时,多孔Mg-Al合金的抗压强度为46.4 MPa,在Hank’s仿生溶液中的腐蚀速率为0.88744 mm/a。

基于RNA-seq的HBSS诱导细胞自噬的组学分析及实验验证

为寻找Hank’s平衡盐溶液(HBSS)诱导细胞自噬的调控蛋白,对HBSS诱导大鼠肾上皮(NRK)细胞株的细胞自噬现象进行转录组分析和实验验证.用HBSS分别处理细胞不同时长,结合LC3B-Ⅱ蛋白表达量和细胞存活率确定最佳诱导时间.根据最佳诱导时间制作细胞样品,进行转录组测序(RNA-seq),原始数据质控过滤后进行注释和分析.选取表达差异变化排序靠前的基因进行敲降实验,筛选具有潜在调控功能的蛋白质,接着用荧光定量PCR实验对该蛋白质的上游基因表达情况进行辅助验证.结果发现,HBSS诱导细胞自噬的最佳诱导时间为3 h;在转录组结果中共鉴定到32305个基因,477个差异表达基因,差异基因的GO和KEGG富集分析结果显示这些基因主要参与代谢底物分解、氨基酸转运以及蛋白质修饰调控等信号调控通路;免疫印迹结果表明干扰基因Sat1的表达可以降低细胞内LC3B-Ⅱ的表达水平.本研究围绕HBSS诱导细胞自噬进行转录组学测序分析,并通过实验发现了影响LC3B-Ⅱ表达的潜在功能调控基因Sat1.综合考虑所有实验结果,Sat1可能通过GO和KEGG显著富集的信号通路影响HBSS诱导的细胞自噬,这些发现可以为细胞自噬相关机制的深入挖掘提供参考.

Mg-Zn-Ca三元镁合金生物材料的腐蚀行为

以Zn与Ca为合金组元,采用熔融浇注法制备3种Ca含量分别为1%、2%和3%的Mg-Zn-Ca三元镁合金生物可降解材料,并对3种镁合金在Hank模拟体液中的质量损失腐蚀及电化学腐蚀行为进行研究。对不同腐蚀时间的合金表面形貌以及合金组织和相成分进行分析。结果表明:镁合金的腐蚀是从镁基相的点蚀开始的,含Ca量为1%的镁合金表现出良好的抗腐蚀性能;合金中Mg2Ca相的分布显著影响合金的耐腐蚀性能,合金体中Mg2Ca相的含量随着合金中Ca含量的增加而增加,导致合金的抗腐蚀性能变差。

轧制方式对镁合金生体腐蚀行为的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、浸泡质量损失和拉伸测试等手段研究了轧制方式(常规轧制和一道次高应变速率轧制)对镁合金(纯镁,Mg-4Zn,Mg-4Zn-0.3Ca和ZK60)在Hank’s溶液中腐蚀行为的影响.结果表明:与常规轧制态相比,高应变速率轧制态镁合金在长时间浸泡过程中平均腐蚀速率较低,抗拉强度下降幅度较小,耐腐蚀性能明显提高,可归因于晶粒细化、再结晶程度较高、孪晶较少和残余第二相相对粗大等;轧制态合金中第二相较少且较细小,表现为相对均匀的丝状腐蚀.

生物医用钛合金TiN涂层微磨粒磨损及耐蚀性初步研究

对生物医用Ti6Al4V合金表面TiN涂层机械力学性能进行了研究,在分析力学性能的基础上,考察了TiN涂层在蒸馏水和Hank’s模拟体液中的耐磨性,并在Hank’s模拟人体体液中研究了TiN涂层在静态环境中的腐蚀行为。结果表明:在Ti6Al4V合金表面沉积TiN涂层后,其耐磨性和耐蚀性大大提高,有利于改善钛合金在人体环境中的使用寿命。

AZ31镁合金在Hank’s仿生溶液中的电化学腐蚀行为研究

为研究镁合金在人体生理环境下的腐蚀行为,采用阳极极化和电化学交流阻抗谱(EIS)测量技术研究了AZ31镁合金在Hank’s仿生溶液中的电化学腐蚀行为及腐蚀产物形成过程;利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)分析不同浸泡时间腐蚀产物膜的形貌和成分变化。研究结果表明:镁合金AZ31在Hank’s溶液中浸泡最初10min,表面形成新的MgO钝化膜。镁合金的腐蚀经历了点蚀的诱导、点蚀的发展和腐蚀产物层的生成3个阶段,腐蚀过程中除Mg的溶解过程外,还有H2PO-4、HPO2-4、PO3-4、Ca2+在镁合金表面的吸脱附过程。镁合金点蚀处磷酸钙盐沉积较多,表明镁离子的溶解促进了磷酸钙的沉积。

模拟体液环境下TAMZ合金的微磨粒磨损行为研究

采用TE66试验机对新型TAMZ钛合金的微磨粒磨损行为进行了研究。系统地考察了载荷、料浆浓度等因素对磨损率和摩擦因数的影响,建立了磨损机制图,并分析了磨损与腐蚀的协同作用。研究表明:在不同滑移距离时,TAMZ钛合金的磨损率均随载荷增加先减小后增大,随着料浆浓度的增加而增大。摩擦因数随着载荷增加呈现增大趋势,且在蒸馏水中摩擦因数的变化比在Hank’s模拟体液中平稳。当料浆浓度较低时,磨损机制为二体磨损机制;随着料浆浓度增加、载荷增大,磨损机制向混合磨损和三体磨损转变。随着载荷增加,腐蚀与磨损的交互作用增强,而在交互作用中,微磨损所起的作用比腐蚀所起的作用要大。

医用TZNT钛合金微磨粒磨损研究

采用TE66试验机研究了TZNT钛合金的微磨粒磨损行为,考察了磨损体积随滑行距离、载荷和液体介质的变化,并建立了TZNT钛合金的材料流失图。研究表明:TZNT钛合金的磨损体积随着滑行距离的增加而增加,但随载荷增加呈现的规律性不强,且相同条件下在Hank’s模拟体液中的磨损体积小于其在蒸馏水中的磨损体积。随着载荷增大,TZNT钛合金的磨损机制由三体磨损向混合磨损过渡;材料流失图中大部分区域为中等流失区,局部出现低流失区,无高流失区出现。

放电等离子烧结温度对Ti-13Nb-13Zr合金在人工模拟体液中耐腐蚀性能的影响

利用放电等离子烧结技术(spark plasma sintering,SPS)制备Ti-13Nb-13Zr(TNZ)生物医用合金,采用开路电位、动电位极化曲线、电化学阻抗谱和X射线光电子能谱等研究烧结温度对合金在Hank’s人工模拟体液中电化学腐蚀性能的影响,并与纯Ti(TA1)和Ti-6Al-4V(TC4)合金进行对比。结果表明:与TA1和TC4合金相比,SPS制备的TNZ合金具有较高的自然腐蚀电位Ecorr、较低的极化电流密度icorr以及较高的线性极化电阻Rp,并随烧结温度升高,耐腐蚀性能逐渐增强。该合金在模拟人工体液中耐腐蚀性能优异的主要原因是合金表面形成稳定、均匀且保护性更强的复合氧化物钝化膜,钝化膜由Ti O2,Nb2O5和Zr O2组成;随烧结温度升高,合金获得较高的致密度和近β型单相组织,耐腐蚀性能提高。

医用Mg-Zn-Ca合金的腐蚀规律

采用熔剂保护法制备了3种钙质量分数分别为0.5%,1%和2%的Mg-6%Zn-x%Ca合金,对3种镁合金在Hank’s模拟体液中进行了浸泡腐蚀试验及电化学试验。浸泡失重试验结果表明,在Hank’s模拟体液中,钙质量分数为0.5%的Mg-Zn-Ca合金腐蚀速率最小;电化学测试结果显示,钙的质量分数为0.5%的镁合金容抗弧最大且自腐蚀电阻、自腐蚀电位最高,自腐蚀电流密度最小,说明钙的质量分数为0.5%的镁合金具有良好的抗腐蚀性能。

SPS烧结Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金在Hank's模拟人工体液中的电化学腐蚀行为

利用放电等离子烧结技术制备了生物医用Ti-35Nb-7Zr-5Ta(Ti-Osteum)合金,采用开路电位、动电位极化曲线和电化学阻抗谱方法研究了该合金在Hank's模拟人工体液中的电化学腐蚀行为及其腐蚀机理,并与纯Ti(TA1)和Ti-6Al-4V(TC4)合金进行了对比研究。结果表明:与TA1和TC4合金相比,SPS烧结Ti-Osteum合金在模拟人工体液中具有最小的腐蚀电流与钝化电流密度、最大的极化电阻以及接近的腐蚀电位,从而显示了良好的耐腐蚀性能,3种材料耐腐蚀性能高低依次为:Ti-Osteum>TC4>TA1;SPS烧结Ti-Osteum合金在模拟人工体液中耐腐蚀性能优异的主要原因是具有高的致密度、单相β型组织以及表面容易形成稳定的复合氧化物钝化保护膜。

可降解稀土镁合金模拟血管支架腐蚀研究

对经过固溶时效热处理后的Mg-RE-1.0Zr合金进行高温压缩和再结晶退火,利用失重法在人体模拟Hank溶液中进行模拟血管支架的腐蚀试验,测定腐蚀速率,分析合金的腐蚀动力学特征,并利用扫描电镜观察腐蚀后的微观形貌。试验结果表明:Mg-RE-1.0Zr合金模拟血管支架在前48 h腐蚀速度快,在168 h后试样的平均腐蚀速率趋于平稳,在0.068 mg·cm-2·h-1左右,平均腐蚀速率v与腐蚀时间t的关系符合v=0.57t-0.34规律。镁合金在Hank溶液中的腐蚀机理为点蚀。