The invention discloses a graphene/carbide reinforced magnesium matrix composite bone implant and a forming method thereof. The graphene/carbide Co-reinforced magnesium matrix nanocomposite bone implant is a magnesium alloy bone implant with nano-graphene dispersed inside and nano-TiC ceramic phase in situ formed. The forming method comprises the following steps: (1) Nano-Ti was deposited on the surface of nano-graphene by unbalanced magnetron sputtering; (2) Medical spherical magnesium alloy powders and nano-Ti modified graphene were weighed, and uniform composite powders were obtained by inert gas assisted ball milling; (3) Under the protection of high purity argon, laser was used. Magnesium matrix nanocomposite bone implants synergistically reinforced by nano-TiC ceramics and nano-graphene were prepared by selective melting process. The laser formability of magnesium alloy was improved significantly, and the corrosion resistance of magnesium matrix nanocomposite bone implants was improved significantly.
【技术实现步骤摘要】
石墨烯/碳化物增强镁基复合材料骨植入体及其成形方法
本专利技术涉及一种复合材料骨植入体及成形方法,特别涉及一种石墨烯/碳化物协同增强镁基纳米复合材料骨植入体及成形方法。
技术介绍
目前,临床广泛应用的不锈钢、钛合金和钴铬合金的弹性模量均远高于人体自然骨的弹性模量,由此产生的“应力遮挡”效应不利于病变骨的生长和愈合。镁合金与人骨的弹性模量接近,可有效缓解“应力遮挡”效应。同时,镁合金具有良好的生物相容性。镁是人体内仅次于钙、钠和钾的常量元素之一,能够激活多种酶,参与体内系列代谢过程,促进钙的沉积,是骨生长的必需元素;另一方面,镁及其合金具有较高的比强度和比刚度,在骨折愈合初期能够提供稳定的力学性能,逐渐降低其应力遮挡作用,使骨折部位承受逐步增大至生理水平的应力刺激,从而加速骨折愈合,防止局部骨质疏松和再骨折的发生。更为重要的是,镁合金标准电极电位(-2.37V)较低,具有完全可降解性,在人体生理环境中易生成镁离子被周围机体组所吸收。鉴于镁合金拥有优异的力学相容性、生物相容性和可降解性等诸多优点,镁及其合金已逐渐发展成为新一代生物医用可降解金属骨植入材料的研究焦点。然而,骨植入体因患者年龄、性别等不同导致其空间结构呈现较大差异。同时,骨植入体的结构异常复杂,尤其是人工髋关节结构,尤为重要的是,镁合金熔点及沸点较低,极易在空气中氧化,甚至燃烧,而传统制造工艺,如,铸造、机械合金化、熔体浸渗、粉末冶金等,难以满足复杂结构的人工骨植入体的精密与高效制造。激光选区熔化技术作为一种基于增材原理的复杂金属构件的精密制造工艺,可将复杂结构构件离散为系列较薄的二维截面(厚度通 ...
【技术保护点】
1.一种石墨烯/碳化物协同增强镁基纳米复合材料骨植入体,其特征在于,包括镁合金骨植入体基体,该基体内部分散有纳米石墨烯及原位生成的纳米TiC陶瓷相。
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/碳化物协同增强镁基纳米复合材料骨植入体,其特征在于,包括镁合金骨植入体基体,该基体内部分散有纳米石墨烯及原位生成的纳米TiC陶瓷相。2.根据权利要求1所述的石墨烯/碳化物协同增强镁基纳米复合材料骨植入体,其特征在于,所述纳米TiC陶瓷相由石墨烯与经磁控溅射工艺沉积在石墨烯表面的金属Ti在高能激光束作用下原位反应生成。3.一种权利要求1所述的石墨烯/碳化物协同增强镁基纳米复合材料骨植入体的成形方法,其特征在于,包括下述步骤:(1)采用非平衡磁控溅射工艺在纳米级石墨烯表面沉积纳米金属Ti;(2)称取医用球形镁合金粉末与经纳米Ti改性的石墨烯,利用惰性气体辅助保护的无球式球磨工艺,获得混合均匀的复合材料粉末;(3)在高纯氩气保护下,采用激光选区熔化成形工艺,将所述复合材料粉末成形得到原位合成纳米TiC陶瓷和纳米石墨烯协同增强的镁基纳米复合材料骨植入体。4.根据权利要求3所述的石墨烯/碳化物协同增强镁基纳米复合材料骨植入体的成形方法,其特...
【专利技术属性】
技术研发人员:夏木建,刘爱辉,林岳宾,李年莲,丁红燕,丁钲炜,陈中,袁天然,
申请(专利权)人:淮阴工学院,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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