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近年来生物医用镁合金已成为可降解医用金属材料中的一个研究热点,与植入部位匹配的力学性能及可控的腐蚀降解速率更是研究中关键问题,而应力与腐蚀之间相互作用导致植入材料提前失效(即应力腐蚀断裂)的研究较少。本论文以镁合金作为可降解骨钉、骨板和心血管支架材料为应用背景,设计出新型含锶(Sr)可降解镁合金—ZK40xSr(Mg-4wt.%Zn-0.6 wt.%Zr-x Sr,x=0、0.4、0.8、1.2、1.6 wt.%)。研究了Sr含量对铸造态和锻造态ZK40xSr合金显微组织、腐蚀降解和应力腐蚀断裂的影响。同时研究了微弧氧化(Micro-arc oxidation,MAO)膜层和微弧氧化/聚乳酸-羟基乙酸共聚物(Poly(lactic-co-glycolic acid),PLGA)(MAO+PLGA)复合涂层两种表面改性方法对锻造态ZK40-0.4Sr合金的耐腐蚀性能以及应力腐蚀降解性能的影响。研究发现Sr能明显细化铸造态ZK40x Sr合金的晶粒,在晶界形成条状或网状MgxZnySrz第二相。晶粒细化能提高铸造态合金的抗拉强度和断后伸长率,而晶界析出第二相与基体α-Mg之间形成的微电偶腐蚀造成合金腐蚀速率随着Sr含量的增加而升高。同时由于条状或网状第二相沿着晶界分布,第二相与基体之间微电偶腐蚀在应力作用下,沿着晶界向基体内加速扩展,导致铸造态ZK40xSr合金在模拟体液中获得的力学性能明显下降。也即铸造态ZK40xSr合金随着Sr含量的增多,应力腐蚀敏感性增加。经过锻造塑性变形后,锻造态ZK40xSr合金平均晶粒尺寸从几百微米降低到几微米,晶粒明显得到细化,晶界第二相形态和分布也由原来的条状或网状结构变为岛状或椭球状,抗拉强度和断后伸长率等力学性能得到明显提高,耐腐蚀性能也得到改善。然而,晶粒细化导致锻造态ZK40和ZK40-0.4Sr合金氢脆现象可能增多,应力腐蚀敏感性增加。锻造态ZK40-1.2Sr和ZK40-1.6Sr合金由于自身依然存在均匀分布的岛状或椭球状脆性第二相,减少了氢脆现象的影响,降低了合金的应力腐蚀敏感性。采用MAO和MAO+PLGA复合涂层对锻造态ZK40-0.4Sr合金表面改性后,发现合金的耐腐蚀性能得到大大提高,尤其是MAO+PLGA复合涂层处理后,合金腐蚀电流密度降低了3个数量级,电化学阻抗性能明显得到提高。采用0、20、40和60 MPa应力对锻造态ZK40-0.4Sr裸金属进行应力腐蚀剩余抗拉强度测试,发现其应力腐蚀剩余抗拉强度随着加载应力的增加而逐渐降低,裸金属在60 MPa应力腐蚀浸泡11 d后即发生了断裂。由于表面MAO膜层为脆性层,生理溶液可通过MAO膜层孔洞或微裂纹向基体内腐蚀扩展,特别是在应力作用下这些微裂纹和孔洞等缺陷被放大,导致溶液与基体接触机会增多,膜层破坏被加速,所以MAO对合金的无应力和应力腐蚀剩余抗拉强度提高有限。而MAO+PLGA复合涂层处理中,PLGA可将MAO膜层的孔洞和微裂纹封住,同时PLGA自身具有一定的塑性,在应力作用下,仍能很好地保护基体不受液体腐蚀,合金无应力和应力腐蚀剩余抗拉强度在浸泡28 d以后分别有228.5 MPa和209 MPa,说明合金仍具有良好的力学性能。本论文对锻造态ZK40xSr裸金属和表面MAO,MAO+PLGA和MAO+PLGA+Vancomycin(万古霉素)复合涂层改性样品分别进行细胞相容性和血液相容性实验。研究表明,经过MAO、MAO+PLGA和MAO+PLGA+Vancomycin复合涂层表面改性后,细胞毒性评级为1级。特别是,MAO+PLGA和MAO+PLGA+Vancomycin复合涂层其表面有MC3T3-E1细胞大量粘附,血小板粘附少且形态不发生改变,抗凝血效果好,溶血率也分别为2.95%和3.91%,满足国家标准要求,材料的体外生物相容性评级优良。