[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN109082569B - 一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法 - Google Patents

一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109082569B
CN109082569B CN201811069235.0A CN201811069235A CN109082569B CN 109082569 B CN109082569 B CN 109082569B CN 201811069235 A CN201811069235 A CN 201811069235A CN 109082569 B CN109082569 B CN 109082569B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ferroferric oxide
oxide magnetic
magnesium
nano
composite material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811069235.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109082569A (zh
Inventor
聂凯波
朱智浩
邓坤坤
韩俊刚
杨安
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN201811069235.0A priority Critical patent/CN109082569B/zh
Publication of CN109082569A publication Critical patent/CN109082569A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109082569B publication Critical patent/CN109082569B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/02—Inorganic materials
    • A61L31/022—Metals or alloys
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/14—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L31/18—Materials at least partially X-ray or laser opaque
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1005—Pretreatment of the non-metallic additives
    • C22C1/1015—Pretreatment of the non-metallic additives by preparing or treating a non-metallic additive preform
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1036—Alloys containing non-metals starting from a melt
    • C22C1/1073—Infiltration or casting under mechanical pressure, e.g. squeeze casting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/12—Making non-ferrous alloys by processing in a semi-solid state, e.g. holding the alloy in the solid-liquid phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C23/00—Alloys based on magnesium
    • C22C23/04—Alloys based on magnesium with zinc or cadmium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/001—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides
    • C22C32/0015—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
    • C22C32/0036—Matrix based on Al, Mg, Be or alloys thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)

Abstract

一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法，涉及一种镁基复合材料的制备方法。本发明是要解决现有的生物医用镁基复合材料靶向定位能力较差、成形能力低的技术问题。本发明：一、制备纳米磁性造影粒子结合体；二、超声耦合搅拌自调控处理，分级变温浸渗热压成型。本发明通过高温机械球磨有利于提高纳米二氧化硅空心微球和四氧化三铁磁性粒子界面活性，超声耦合搅拌自调控处理，可以减少镁液夹杂，提高组织均匀性，增强靶向定位能力，分级变温热压可以进一步提高浸渗能力，减少铸造缺陷并细化晶粒，在超声耦合搅拌自调控处理及分级变温浸渗热压成型的作用下，可以使镁基复合材料强韧性得到显著提高。

Description

一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基 复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种生物镁基复合材料的制备方法。
背景技术
金属支架应用临床治疗后取得了令人瞩目的疗效，但易导致血栓形成，再狭窄率高，造成血管壁损伤等问题。镁基合金可降解，且具有较好的血管支撑力，有效地减少支架再狭窄，因而得到了广泛关注。但是传统镁基合金无法实现对活体组织疾病的有效诊断和实时监控，并且强度低、塑性较差。
针对以上问题，介孔纳米生物材料由于具有可调的纳米尺度孔径、高比表面积和孔容、丰富的化学官能团，以及良好的生物相容性和可降解性，可作为造影粒子来取代易于在血液中溶解和破裂，且粒径难以控制的气体微泡造影剂，有望在未来人类重大疾病诊断和治疗中发挥重要作用。其中介孔二氧化硅空心纳米材料具有很好的生物相容性和机械稳定性，且具有巨大的空腔纳米结构、高比表面积、大孔容、在造影模式下可以产生强的回波信号、可以负载客体分子。磁性四氧化三铁纳米材料作为一种特殊的纳米材料，具备普通纳米材料的基本特性，还兼具特殊的超顺磁性和类酶活性。
发明内容
本发明是要解决现有的生物医用镁基复合材料靶向定位能力较差、成形能力低的技术问题，而提供一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法。
本发明的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：
一、制备纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体：将纳米二氧化硅空心微球与四氧化三铁磁性纳米粒子在温度为250℃～400℃的条件下进行高温球磨混合，然后进行热压，自然冷却至室温，得到纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体；
所述的纳米二氧化硅空心微球与四氧化三铁磁性纳米粒子的质量比为1:(1.8～3)；
所述的高温球磨混合的球磨时间为0.5h～1.5h，球磨速度为250r/min～400r/min；
所述的热压的温度为250℃～400℃、压强为150MPa～250MPa，保压时间为3min；
二、将步骤一得到的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体加热至150℃～250℃，然后加入到半固态的镁浆中，升温至680℃～760℃，得到液态的镁基复合材料熔体，然后在温度为680℃～760℃、超声功率为600W～1800W和机械搅拌速率为500rpm～1700rpm的条件下向液态的镁基复合材料熔体中加入温度为100℃的纯镁，得到调整后的液态镁合金，然后在温度为680℃～760℃、超声功率为600W～1800W和机械搅拌速率为500rpm～1700rpm的条件下搅拌超声15min～30min；然后升温至780℃，随后置于温度为550℃～650℃的模具中进行分级变温浸渗热压成型，得到纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料；
所述的调整后的液态镁合金中纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体的质量分为1％～15％；
所述的半固态的镁浆按质量分数是由8％的Zn、4％的Sr和88％的Mg组成；
所述的调整后的液态镁合金中Zn、Sr和Mg三个元素按质量分数组成为：2％的Zn、1％的Sr和97％的Mg；
所述的分级变温浸渗热压成型的方法如下：在温度为550℃～650℃和压强为300MPa～500MPa的条件下保压1min～2min进行第一级热压；然后在温度为400℃～550℃和压强为450MPa～700MPa的条件下保压5min～8min进行第二级热压，且所述的第二级热压的温度小于第一级热压的温度。
所述的半固态的镁浆的温度为620℃～640℃。
本发明通过高温机械球磨，有利于提高纳米二氧化硅空心微球和四氧化三铁磁性粒子界面活性，超声耦合搅拌自调控处理，可以减少镁液夹杂，提高组织均匀性，增强靶向定位能力，分级变温热压可以进一步提高浸渗能力，减少铸造缺陷并细化晶粒，在超声耦合搅拌自调控处理及分级变温浸渗热压成型的作用下可以使纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料强韧性得到显著提高。
Mg-Zn-Sr合金作为一种可降解的心血管支架的一种生物镁合金，其强度低，塑形差，不能通过体外设备检测实时血管支架状况，本发明中加入了二氧化硅/四氧化三铁造影粒子后，即可以提高强韧性，又可以实现体外检测；本发明的半固态的镁浆中较高合金含量易实现半固态，减少夹杂，但合金元素过高会导致第二相较多，合金体内降解速度过快，所以随后加入纯镁稀释合金后，可以提高合金耐腐蚀性能。
本发明结合人体植入材料特定的用途和使用环境，从仿生原理的思想出发选择原材料，综合考虑材料的成分和组织结构对材料力学性能和耐腐蚀性能的影响等因素，采用纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子作为增强体制备生物镁基复合材料，除了靶向定位，便于医疗诊断，还具有添加量少、性能提高幅度大的优势，获得强韧性同步提高的生物镁基复合材料。
本发明的有益效果：
本发明中第一步通过高温机械球磨和热压制备纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体，该方法制得的具有较高界面活性的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体可以显著提高与生物镁合金基体的结合程度；第二步超声耦合搅拌自调控处理，可以减少镁液夹杂，提高组织均匀性，增强靶向定位能力，分级变温热压可以进一步提高浸渗能力，减少铸造缺陷并细化晶粒，在超声耦合搅拌自调控处理以及分级变温浸渗热压成型的作用下可以使纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料强韧性得到显著提高，抗拉强度达到为380MPa以上，屈服强度达到350MPa以上，延伸率达到9％以上。
附图说明
图1是具体实施方式一中步骤一的热压和步骤二中的分级变温浸渗热压成型所用的装置的示意图；
图2是具体实施方式一中步骤二中的分级变温浸渗热压成型所用的装置的示意图；
图3是试验一制备的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的光学显微组织图；
图4是试验四制备的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的光学显微组织图；
图5是工程应力-工程应变曲线图；
图6是工程应力-工程应变曲线图；
图7是工程应力-工程应变曲线图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式为一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法，具体是按以下步骤进行的：
一、制备纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体：将纳米二氧化硅空心微球与四氧化三铁磁性纳米粒子在温度为250℃～400℃的条件下进行高温球磨混合，然后进行热压，自然冷却至室温，得到纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体；
所述的纳米二氧化硅空心微球与四氧化三铁磁性纳米粒子的质量比为1:(1.8～3)；
所述的高温球磨混合的球磨时间为0.5h～1.5h，球磨速度为250r/min～400r/min；
所述的热压的温度为250℃～400℃、压强为150MPa～250MPa，保压时间为3min；
二、将步骤一得到的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体加热至150℃～250℃，然后加入到半固态的镁浆中，升温至680℃～760℃，得到液态的镁基复合材料熔体，然后在温度为680℃～760℃、超声功率为600W～1800W和机械搅拌速率为500rpm～1700rpm的条件下向液态的镁基复合材料熔体中加入温度为100℃的纯镁，得到调整后的液态镁合金，然后在温度为680℃～760℃、超声功率为600W～1800W和机械搅拌速率为500rpm～1700rpm的条件下搅拌超声15min～30min；然后升温至780℃，随后置于温度为550℃～650℃的模具中进行分级变温浸渗热压成型，得到纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料；
所述的调整后的液态镁合金中纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体的质量分为1％～15％；
所述的半固态的镁浆按质量分数是由8％的Zn、4％的Sr和88％的Mg组成；
所述的调整后的液态镁合金中Zn、Sr和Mg三个元素按质量分数组成为：2％的Zn、1％的Sr和97％的Mg；
所述的分级变温浸渗热压成型的方法如下：在温度为550℃～650℃和压强为300MPa～500MPa的条件下保压1min～2min进行第一级热压；然后在温度为400℃～550℃和压强为450MPa～700MPa的条件下保压5min～8min进行第二级热压，且所述的第二级热压的温度小于第一级热压的温度。
本具体实施方式一中的步骤一的热压和步骤二中的分级变温浸渗热压成型所用的装置如图1所示，其是由超声变幅杆1、压力机压头2、上垫块3、下垫块4和炉体5组成；超声变幅杆1的上端面与压力机压头2固定，上垫块3水平设置在炉体5中，超声变幅杆1的下端面与上垫块3的上端面紧密接触，超声变幅杆1穿过炉体5的上端面，超声变幅杆1的侧壁与炉体5的上端面密封且超声变幅杆1的侧壁与炉体5的上端面为滑动连接，下垫块4固定在炉体5的内部底面，加热源5-1固定在炉体5的侧壁上；本装置的使用方法如下：将超声变幅杆1和上垫块3从炉体5中取出，将欲加工的材料加入到炉体5(即是步骤二的模具)中，然后在欲加工的材料上水平放置上垫块3，放入超声变幅杆1且超声变幅杆1的下端面与上垫块3的上端面紧密接触，启动加热源5-1进行加热，通过压力机压头2对超声变幅杆1施加压力，使得上垫块3对欲加工的材料进行热压，第一级热压结束后，关闭加热源5-1，随后待温度降至第二级热压温度时，进行第二级热压，超声变幅杆1可以传递载荷到坯料上，上垫块3的作用是在施加分级变温浸渗热压时传递载荷，其随欲加工的材料一起向下运动，下垫块4的作用是在施加交频超声耦合热压时限制欲加工的材料向下运动。
本实施方式的步骤二中的超声搅拌所用的装置如图2所示，其是由加热源6、机械搅拌器7、超声变幅杆8和炉体9组成；加热源6固定在炉体9的侧壁上，机械搅拌器7和超声变幅杆8分别穿过炉体9的上端面且与炉体9的上端面密封固定；本装置的使用方法如下：将欲加工的镁合金熔体倒入到炉体9中，然后加入预热后的固态纯镁，同时启动加热源6、机械搅拌器7和超声变幅杆8，对镁合金熔体进行超声振动作用下的机械搅拌。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的纳米二氧化硅空心微球的粒径为40nm～100nm，孔径为15nm～35nm，气孔率为85％～100％。其他与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中所述的四氧化三铁磁性纳米粒子的粒径为30nm～100nm。其他与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述的纳米二氧化硅空心微球与四氧化三铁磁性纳米粒子的质量比为1:2。其他与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式四不同的是：步骤二中将步骤一得到的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体加热至200℃，然后加入到半固态的镁浆中。其他与具体实施方式四相同。
用以下试验对本发明进行验证：
试验一：本试验为一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法，具体是按以下步骤进行的：
一、制备纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体：将纳米二氧化硅空心微球与四氧化三铁磁性纳米粒子在温度为300℃的条件下进行高温球磨混合，然后进行热压，自然冷却至室温，得到纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体；
步骤一中所述的纳米二氧化硅空心微球的粒径为60nm～100nm，孔径为20nm～35nm，气孔率为85％～100％；
步骤一中所述的四氧化三铁磁性纳米粒子的粒径为60nm～100nm；
所述的纳米二氧化硅空心微球与四氧化三铁磁性纳米粒子的质量比为1:1.8；
所述的高温球磨混合的球磨时间为1.5h，球磨速度为300r/min；
所述的热压的温度为300℃、压强为200MPa，保压时间为3min；
二、将步骤一得到的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体加热至200℃，然后加入到半固态的镁浆中，升温至720℃，得到液态的镁基复合材料熔体，然后在温度为720℃、超声功率为1000W和机械搅拌速率为1200rpm的条件下向液态的镁基复合材料熔体中加入温度为100℃的纯镁，得到调整后的液态镁合金，然后在温度为720℃、超声功率为1000W和机械搅拌速率为1200rpm的条件下搅拌超声30min；然后升温至780℃，随后置于温度为600℃的模具中进行分级变温浸渗热压成型，得到纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料；
所述的半固态的镁浆的制备方法如下：将镁合金从室温升温至760℃，然后降温至620℃，得到半固态的镁合金熔体；
所述的调整后的液态镁合金中纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体的质量分为5％；
所述的半固态的镁浆按质量分数是由8％的Zn、4％的Sr和88％的Mg组成；
所述的调整后的液态镁合金中Zn、Sr和Mg三个元素按质量分数组成为：2％的Zn、1％的Sr和97％的Mg；
所述的分级变温浸渗热压成型的方法如下：在温度为600℃和压强为400MPa的条件下保压2min进行第一级热压；然后在温度为400℃和压强为550MPa的条件下保压6min进行第二级热压。
试验二：本试验为对比试验，与试验一不同的是步骤一中：将纳米二氧化硅空心微球与四氧化三铁磁性纳米粒子在室温下进行球磨混合，然后进行热压，自然冷却至室温，得到纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体。其它与试验一相同。
图3是试验一制备的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的光学显微组织，如图所示，平均晶粒尺寸约为40μm，晶粒尺寸明显细化，第二相分布均匀，能促使强韧性提高。
在室温下对纳米二氧化硅-四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料进行性能测试，得到工程应力-工程应变曲线如图5所示，图中●表示试验二制备的纳米二氧化硅-四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料，图中▼表示试验一制备的纳米二氧化硅-四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料，通过图5可知试验二制备的纳米二氧化硅-四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料在步骤一室温机械球磨处理结合体后抗拉强度为320MPa，屈服强度为298MPa，延伸率为9.2％；试验一制备的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的抗拉强度为374MPa，屈服强度为349Mpa，延伸率为11.3％，明显优于试验二。
试验三：本试验与试验一不同的是：所述的纳米二氧化硅空心微球与四氧化三铁磁性纳米粒子的质量比为1:3。其它与试验一相同。
试验四：本试验为对比试验，与试验三不同的是步骤一中：将纳米二氧化硅空心微球与四氧化三铁磁性纳米粒子在室温下进行球磨混合，然后进行热压，自然冷却至室温，得到纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体。其它与试验三相同。
图4是试验四制备的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的光学显微组织图，从图中可以看出其晶粒尺寸大，第二相沿晶界分布，塑性差，强度低。
在室温下对纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料进行性能测试，得到工程应力-工程应变曲线如图6所示，图中◆表示试验四制备的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料，图中▲表示试验三制备的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料，通过图6可知试验四制备的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料在步骤一室温机械球磨处理结合体后抗拉强度为313MPa，屈服强度为291MPa，延伸率为8.8％；试验三制备的多纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的抗拉强度为361MPa，屈服强度为346Mpa，延伸率为10.1％。
试验五：本试验与试验一不同的是：步骤一中将纳米二氧化硅空心微球与四氧化三铁磁性纳米粒子在温度为400℃的条件下进行高温球磨混合，然后进行热压，自然冷却至室温，得到纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体。其它与试验一相同。
试验六：本试验为对比试验，与试验三不同的是步骤一中将纳米二氧化硅空心微球与四氧化三铁磁性纳米粒子在温度为400℃的条件下进行高温球磨混合，然后进行热压，自然冷却至室温，得到纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体。其它的试验三相同。
试验七：本试验为对比试验，与试验二不同的是步骤一中：将纳米二氧化硅空心微球与四氧化三铁磁性纳米粒子室温机械球磨，得到纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体。其它的试验二相同。
在室温下对纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料进行性能测试，得到工程应力-工程应变曲线如图7所示，图中▲表示试验五制备的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料，图中■表示试验六制备的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料，图中◆表示试验七制备的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料，通过图7可知试验五制备的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的抗拉强度为397Mpa，屈服强度为354Mpa，延伸率为13.8％；试验六制备的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的抗拉强度为355MPa，屈服强度为310MPa，延伸率为13.1％。试验七制备的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的抗拉强度为245MPa，屈服强度为169MPa，延伸率为6.2％。

Claims (6)

1.一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法，其特征在于纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法是按以下步骤进行的：
一、制备纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体：将纳米二氧化硅空心微球与四氧化三铁磁性纳米粒子在温度为250℃～400℃的条件下进行高温球磨混合，然后进行热压，自然冷却至室温，得到纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体；
所述的纳米二氧化硅空心微球与四氧化三铁磁性纳米粒子的质量比为1:(1.8～3)；
所述的高温球磨混合的球磨时间为0.5h～1.5h，球磨速度为250r/min～400r/min；
所述的热压的温度为250℃～400℃、压强为150MPa～250MPa，保压时间为3min；
二、将步骤一得到的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体加热至150℃～250℃，然后加入到半固态的镁浆中，升温至680℃～760℃，得到液态的镁基复合材料熔体，然后在温度为680℃～760℃、超声功率为600W～1800W和机械搅拌速率为500rpm～1700rpm的条件下向液态的镁基复合材料熔体中加入温度为100℃的纯镁，得到调整后的液态镁合金，然后在温度为680℃～760℃、超声功率为600W～1800W和机械搅拌速率为500rpm～1700rpm的条件下搅拌超声15min～30min；然后升温至780℃，随后置于温度为550℃～650℃的模具中进行分级变温浸渗热压成型，得到纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料；
所述的调整后的液态镁合金中纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体的质量分数 为1％～15％；
所述的半固态的镁浆按质量分数是由8％的Zn、4％的Sr和88％的Mg组成；
所述的调整后的液态镁合金中Zn、Sr和Mg三个元素按质量分数组成为：2％的Zn、1％的Sr和97％的Mg；
所述的分级变温浸渗热压成型的方法如下：在温度为550℃～650℃和压强为300MPa～500MPa的条件下保压1min～2min进行第一级热压；然后在温度为400℃～550℃和压强为450MPa～700MPa的条件下保压5min～8min进行第二级热压，且所述的第二级热压的温度小于第一级热压的温度。
2.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的纳米二氧化硅空心微球的粒径为40nm～100nm，孔径为15nm～35nm，气孔率为85％～100％。
3.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的四氧化三铁磁性纳米粒子的粒径为30nm～100nm。
4.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法，其特征在于所述的纳米二氧化硅空心微球与四氧化三铁磁性纳米粒子的质量比为1:2。
5.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中将步骤一得到的纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子结合体加热至200℃，然后加入到半固态的镁浆中。
6.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的半固态的镁浆的制备方法如下：将镁合金从室温升温至760℃，然后降温至620℃，得到半固态的镁合金熔体。
CN201811069235.0A 2018-09-13 2018-09-13 一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法 Active CN109082569B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811069235.0A CN109082569B (zh) 2018-09-13 2018-09-13 一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811069235.0A CN109082569B (zh) 2018-09-13 2018-09-13 一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109082569A CN109082569A (zh) 2018-12-25
CN109082569B true CN109082569B (zh) 2020-04-21

Family

ID=64841657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811069235.0A Active CN109082569B (zh) 2018-09-13 2018-09-13 一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109082569B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112045195B (zh) * 2020-08-10 2023-05-26 广州有研粉体材料科技有限公司 一种3d打印用金属粉末及金属粉末表面纳米改性方法
CN113385677B (zh) * 2021-06-04 2023-10-31 孙晓华 真空烧结多孔钛涂层的钛粉末颗粒搅拌球磨预处理方法
CN117731845B (zh) * 2023-12-05 2024-11-01 材慧新材料(上海)有限公司 镁基复合材料植入体及其制备方法、用途

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0365365A1 (en) * 1988-10-21 1990-04-25 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Silicon carbide-reinforced light alloy composite material
CN101182614A (zh) * 2007-12-21 2008-05-21 南京信息工程大学 一种镁基多孔复合材料及其制备方法
CN102206782A (zh) * 2011-04-14 2011-10-05 太原理工大学 一种可降解Mg-Zn-Y-Ca血管支架材料及其制备方法
CN102220529A (zh) * 2011-02-23 2011-10-19 郑州大学 一种新型可生物降解血管支架用Mg-Zn-Y-Nd镁合金及其制备方法
CN105886876A (zh) * 2016-06-22 2016-08-24 陆志强 一种高耐热钛镁合金材料及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012033637A1 (en) * 2010-09-07 2012-03-15 Boston Scientific Scimed, Inc. Bioerodible magnesium alloy containing endoprostheses

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0365365A1 (en) * 1988-10-21 1990-04-25 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Silicon carbide-reinforced light alloy composite material
CN101182614A (zh) * 2007-12-21 2008-05-21 南京信息工程大学 一种镁基多孔复合材料及其制备方法
CN102220529A (zh) * 2011-02-23 2011-10-19 郑州大学 一种新型可生物降解血管支架用Mg-Zn-Y-Nd镁合金及其制备方法
CN102206782A (zh) * 2011-04-14 2011-10-05 太原理工大学 一种可降解Mg-Zn-Y-Ca血管支架材料及其制备方法
CN105886876A (zh) * 2016-06-22 2016-08-24 陆志强 一种高耐热钛镁合金材料及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Effects of volume ratio on the microstructure and mechanical properties of particle reinforced magnesium matrix composite;Shan-shan Zhou等;《Materials and Design》;20140710;第672-677页 *
Mg-Zn-Sr生物医用材料在模拟体液中的腐蚀性能研究;李江波等;《试验研究》;20161231;第5-8页 *
Unique strengthening mechanisms of ultrahigh pressure Mg alloys;Bingcheng Ge等;《Bioactive Materials 》;20171231;第1-5页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109082569A (zh) 2018-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109082569B (zh) 一种纳米二氧化硅/四氧化三铁磁性造影粒子增强生物镁基复合材料的制备方法
Becker et al. Microstructure and mechanical properties of direct metal laser sintered Ti-6Al-4V d article
Zhang et al. Hot deformation behavior of Ti-6Al-4V alloy: Effect of initial microstructure
CN103599561B (zh) 一种镁合金/羟基磷灰石复合材料的制备方法
Alaghmandfard et al. Dynamic mechanical properties and failure characteristics of electron beam melted Ti-6Al-4V under high strain rate impact loadings
CN105886868B (zh) 一种纳米金刚石增强钛基复合材料及其制备方法和应用
Ouyang et al. Powder metallurgical Ti-Mg metal-metal composites facilitate osteoconduction and osseointegration for orthopedic application
CN109022859B (zh) 一种纳米钛粒子增强镁基复合材料的制备方法
Fritsch et al. Cryogenic forming of AA7075 by Equal‐Channel Angular Pressing
CN106929704B (zh) 一种纳米碳化钛颗粒增强生物镁基复合材料的制备方法
CN104341556A (zh) 一种高强度双网络纳米锂皂石复合水凝胶的制备方法
CN106119742B (zh) 一种氧化钛‑碳化钛晶须增韧镁合金生物医用材料
CN102258806A (zh) 一种可降解镁基骨科植入生物医用材料及制备方法
CN104311859A (zh) 一种高强度双网络纳米氧化铝复合水凝胶的制备方法
Wu et al. Influence of particle size distribution on the rheological properties and mathematical model fitting of injectable borosilicate bioactive glass bone cement
CN108171798B (zh) 一种个性化的碳陶复合材料接骨板及其制备方法
CN112626366A (zh) 一种降低搅拌制备颗粒增强铝基复合材料孔隙率的方法
CN106435328A (zh) 一种使用寿命较长的耐腐蚀生物医用镁合金
CN103938125A (zh) 一种可降解生物镁基非晶合金及其制备方法
CN109457197A (zh) 一种超声与压力一体辅助高熵合金热处理技术
Qi et al. Mechanical and rheological properties and injectability of calcium phosphate cement containing poly (lactic-co-glycolic acid) microspheres
Wang et al. Structure-function integrated biodegradable Mg/polymer composites: Design, manufacturing, properties, and biomedical applications
JP2005272945A (ja) 低弾性率アモルファス炭素繊維強化アルミニウム複合材料の製造法
CN108324997B (zh) 一种具有bmp缓释涂层的碳-碳复合材料接骨板及其制备方法
CN112336923B (zh) 一种可降解、强韧性的复合材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant