生物镁合金

赵津2013 年 1 月 24 日

生物镁合金的医学应用

• 骨科移植：骨钉和骨板。镁合金的弹性模量与人骨组织相当，能够有效防止应力遮蔽效应，并且镁合金能够在生物体内降解，避免二次手术。

生物镁合金的医学应用

• 血管支架：一般疲劳失效发生在半径方向，会致使血管穿孔，这是非常危险的。所以对血管支架力学性能的研究是非常重要的。

镁合金中加入的合金元素

• Al: 可以提高合金强度，在合金表面形成氧化铝保护膜提高耐腐蚀性能，但 Al 与大脑疾病及老年痴呆有关，同时抑制磷酸化过程和 ATP 的转化，从而降低细胞内的能量转化。

• Zn: 是人体内的一种必要元素，能够提高镁合金的耐腐蚀性能及抗蠕变能力，但是当 Zn 含量高于 2.5% 时对防腐性能产生负面影响。

• Mn: 对合金的机械性能影响不大，主要是提高合金的耐腐蚀性能。

• RE: 能提高合金的高温力学性能及抗腐蚀能力，但是主要成分未知，所以应尽量减少 RE 含量。

镁合金的加工型式

多孔状：可以改变合金的力学性能和降解速率。一般开孔率为 36%~55% ，开孔大小为 200~400 微米。

蜂巢型

镁合金的加工型式莲花形

镁合金的加工型式 血管支架

镁合金的表面处理

碱热处理：主要是形成 保护膜，抗腐蚀性主要是和保护膜厚度以及保护层内的缺陷有关。目前国外合成了一种 涂层抗腐蚀性能提高了 40 倍。

聚乳酸涂层：浸涂不同分子量涂层和不同涂层层数对镁合金的腐蚀速度有影响。

阳极氧化和微弧氧化 脉冲电沉积方法

2MgF

MgO

挤压工艺对镁合金的影响

挤压工艺对镁合金的影响

AZ91D 和 WE43 的力学性能对比

AZ91D 和 WE43 的力学性能对比

AZ91D

AZ91D 和 WE43 的力学性能对比

WE43

结论• 骨移植：

AZ31 、 WE43 、 LAE442 、 ZEK100• 血管支架： AZ31 、 WE43• 柱状试样• 拉伸、疲劳试验、腐蚀试验• WE43 最大拉力 6KN