热挤压铸造新型镁合金微观组织及细胞生物活性分析

采用热挤压铸造工艺制造新型镁合金,Mg-Nd-Zn-Zr-Mn(平衡-3-0.2-0.4-0.2％)基,研究了新型镁合金表面特征、力学性能及细胞生物活性.选择NZ30K添加Mn元素制成新镁合金,挤压前通过均匀化热处理,减少挤压过程中铸态合金中的粗大析出相以及树枝晶形成的带状组织.光谱测试分析合金成分;显微观察合金铸态、横纵截面;扫描电镜扫描;X射线衍射分析.将合金制成金属棒、螺钉、接骨板等形状,测试力学性能.进行体外细胞培养,利用DMEM完全培养基制作镁合金浸提液,滤膜过滤后4℃保存;大鼠骨髓间充质干细胞提取培养,待细胞生长至70％～80％传代于24孔板种板,添加浸提液培养12、24、36 h,利用线粒体膜电位检测试剂盒检测细胞凋亡活性.以纯镁作为对照组,进行力学性能测试及细胞活性凋亡测试.热挤压后合金的组织由细小的再结晶晶粒与变形晶粒组成,与铸态合金相比,其组织明显细化.经挤压加工后,Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr-0.2Mn合金横截面为细小的等轴晶组织,组织均匀性好;纵截面出现了晶粒尺寸相对较大的长条状组织,组织均匀性稍差.扫描电镜图显示Mg-3Nd-0.2Zn-0.4Zr-0.2Mn合金中第二相颗粒沿挤压方向被碾碎成更细小的颗粒,只有非常少量的弥散分布的颗粒状析出相,而在该合金中有较多被碾碎的第二相,发生了明显的动态再结晶,挤压后获得的组织不均匀,大晶粒被发生再结晶的小晶粒包围.从X射线衍射图中可以看出该合金铸态组织主要由 α-Mg、Mn、Mg12Nd和Y相等这几相组成.力学性能测试表明,新型镁合金综合力学性能明显优于纯镁金属.短期细胞培养中,新型镁合金无明显细胞毒性,对细胞生长有积极促进作用.新型镁合金热挤压后的横截面为细小等轴晶组织,组织明显细化且均匀性好,力学性能有极大提升;在短期细胞培养过程中新型镁合金与纯镁都表现出无细胞毒性,新型镁合金对细胞活性的提升优于纯镁组.