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硅灰石微晶玻璃的力学性能和化学稳定性良好,但生物活性较低。羟基磷灰石的生物相容性和生物活性良好,但化学合成的羟基磷灰石组分单一,缺少人体骨磷灰石中具有的有机离子,与骨磷灰石相比硬度强度低,在生物材料方面的应用受到限制。磷灰石-硅灰石微晶玻璃,同时含有磷灰石和硅灰石两种晶相,兼具良好力学性能和生物活性,是良好的应用于骨组织工程的生物材料。因此本课题通过动物骨源灰分引入羟基磷灰石,按不同比例与硅灰石微晶玻璃掺杂,以获得一种烧结性能较好、强度较高且具有良好生物相容性的硅灰石-羟基磷灰石双相微晶玻璃,为生物微晶玻璃的研发与实际临床应用提供理论参考。本论文采用烧结法制备了 Na2O-CaO-SiO2(NCS)体系中A、B两组配方的硅灰石微晶玻璃和骨灰掺杂B配方的硅灰石-羟基磷灰石微晶玻璃,通过DTA、XRD、SEM、EPMA、微机控制电子万能试验机、自动显微硬度计、FTIR等技术,对制备的微晶玻璃样品的物相、烧结工艺、微观形貌、烧结性能、显微硬度和抗压强度等进行测试分析。通过研究,取得以下成果:1、利用差热分析方法对A、B两组配方进行了析晶动力学分析。分别通过Ozawa法、Augis-Bennett法和Kissinger法计算了各析晶峰对应的析晶活化能,三种方法计算所得结果基本一致。各配方析晶活化能随析晶峰温度的升高而增大,其中A配方析晶活化能较B配方低。计算了各配方的晶体生长指数n均小于3,该体系微晶玻璃中晶体为表面析晶,呈一维生长。通过K(Tp)判据和玻璃网络结构参数Y对两组配方玻璃的稳定性进行计算比较。A配方玻璃的K(Tp)值为0.11,Y值为2.30;B配方玻璃的K(Tp)值为0.06,Y值为2.88。计算结果表明A配方玻璃析晶能力较强;在相同升温速率下烧结所得的样品XRD衍射结果表明A配方微晶玻璃的析晶峰较强,结晶度较高,进一步验证了计算结果。2、烧结法制备两组配方的硅灰石微晶玻璃,探究了两组配方的析晶机制,分析了每组配方的析晶顺序,包括晶相转变,构建了析晶模型图。随着烧结温度的升高,配方A 的析晶顺序为 Na2Ca3Si6016→β-CaSiO3+Na2Ca2Si309→β-CaSiO3→α-CaSiO3,配方 B的析晶顺序为 β-CaSiO3+Na2Ca3Si6016→β-CaSiO3→α-CaSiO3;在 1000℃烧结样品中析出单一 β-CaSiO3晶相时烧结效果最好,配方A微晶玻璃的体积收缩率为19.7%、气孔率0.88%、体积密度2.32g/cm3、显微硬度614.9HV、抗压强度305.5MPa;配方B微晶玻璃的性能略优于配方A,体积收缩率为24.8%、气孔率0.38%、体积密度2.18g/cm3、显微硬度629.2HV、抗压强度313.5MPa。3.将猪骨头进行高温煅烧获得主晶相为羟基磷灰石并含有少量Na、Mg、Cl等元素的灰分。按不同比例与配方B基础玻璃进行掺杂,烧结制备羟基磷灰石-硅灰石微晶玻璃并进行测试分析。随着骨灰掺杂量的增加,微晶玻璃样品中硅灰石的晶相含量逐渐减少,羟基磷灰石晶相含量增多。当骨灰质量分数为40%时,样品中晶粒分布均匀,体积收缩率为19.3%,气孔率为1.67%,体积密度为1.66 g/cm3,烧结性能良好。显微硬度为484.5HV,抗压强度为221MPa,满足骨修复材料的需要。