鈦及鈦合金因其高比強度、低彈性模量、極佳的耐蝕性和生物相容性成為最有前景的生物醫(yī)用材料。粉末注射成形較其他加工方式能夠以較高的材料利用率實現(xiàn)形狀復(fù)雜結(jié)構(gòu)生物醫(yī)用鈦合金構(gòu)件的大批量、近-凈成形生產(chǎn),但常用的蠟基注射料難以滿足微型鈦合金醫(yī)療構(gòu)件的生產(chǎn)要求。本文以成形性好且粘結(jié)劑脫除高的水溶性鈦合金注射料開發(fā)為基礎(chǔ),對高性能生物醫(yī)用鈦合金小/微型構(gòu)件注射成形生產(chǎn)工藝開展研究。以熱力學(xué)計算和微觀形貌分析,確定了粘結(jié)劑體系為熱力學(xué)不相容而工藝相容的特性,為利用兩步脫粘工藝進行粘結(jié)劑脫除提供了理論依據(jù)。根據(jù)混合料粘度、強度和流變特性以及微觀形貌分析確定了的聚乙二醇（PEG）:聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）:硬脂酸（SA）=86:12:2的最佳粘結(jié)劑組分;對不同裝載量的混合料性能進行表征,確定了66%為混合料的最佳粉末裝載量。開展了脫粘機制和脫粘工藝研究,利用菲克擴散定律建立PEG組分溶解脫除的數(shù)學(xué)模型,確定了不同厚度試樣中PEG組分脫除率與脫粘時間的關(guān)系。以熱脫粘后試樣氧碳含量作為評價標(biāo)準(zhǔn),研究了熱脫粘工藝參數(shù)對脫粘效率的影響,優(yōu)選出適當(dāng)?shù)拿撜彻に噮?shù),實現(xiàn)了試樣中粘結(jié)劑的低殘余脫除。通過實驗研究了... 

【文章來源】：鋼鐵研究總院北京市

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 生物材料的基本性能要求
        1.2.1 生物醫(yī)用金屬材料的力學(xué)性能
        1.2.2 生物醫(yī)用金屬材料的耐蝕性和耐磨性
        1.2.3 生物醫(yī)用金屬材料的生物相容性
        1.2.4 生物醫(yī)用金屬材料的骨整合特性
    1.3 常用的生物醫(yī)用金屬材料種類
        1.3.1 生物醫(yī)用材料中合金元素的選擇
        1.3.2 常用的生物醫(yī)用材料及其特點
    1.4 鈦合金
        1.4.1 鈦合金的分類和特點
        1.4.2 顯微組織與力學(xué)性能
        1.4.3 鈦合金的生物相容性
        1.4.4 鈦合金的臨床應(yīng)用
    1.5 鈦及鈦合金的制備方法
        1.5.1 鈦及鈦合金傳統(tǒng)制備方法
        1.5.2 鈦及鈦合金注射成形
    1.6 鈦及鈦合金注射成形的研究進展
        1.6.1 鈦合金注射成形研究進展
        1.6.2 生物醫(yī)用鈦合金注射成形研究進展
        1.6.3 微注射成形研究進展
        1.6.4 注射成形燒結(jié)模擬的研究進展
    1.7 問題的提出及本文研究內(nèi)容
第二章 實驗與研究方法
    2.1 實驗中所需原料和試劑
    2.2 實驗儀器及設(shè)備
    2.3 基本工藝過程
    2.4 原材料及試樣特性的測量與表征
        2.4.1 原材料性能測試
        2.4.2 試樣中雜質(zhì)元素含量分析
        2.4.3 注射料性能測試設(shè)備
        2.4.4 燒結(jié)試樣性能測試
第三章 鈦合金注射料開發(fā)
    3.1 引言
    3.2 實驗過程
    3.3 粘結(jié)劑的組分計算
    3.4 注射料最優(yōu)粉末裝載量
    3.5 注射料的制備和性能
    3.6 小結(jié)
第四章 鈦合金注射料脫粘過程研究
    4.1 引言
    4.2 實驗內(nèi)容
    4.3 溶劑脫粘
        4.3.1 溶劑脫粘的數(shù)學(xué)模型
        4.3.2 結(jié)果與討論
    4.4 熱脫粘
        4.4.1 脫粘工藝參數(shù)的制定
        4.4.2 熱脫粘過程工藝參數(shù)對脫粘過程的影響
    4.5 小結(jié)
第五章 鈦合金注射成形燒結(jié)工藝研究
    5.1 引言
    5.2 實驗內(nèi)容
    5.3 工藝參數(shù)對試樣性能的影響
        5.3.1 燒結(jié)工藝參數(shù)對相對密度的影響
        5.3.2 燒結(jié)工藝對燒結(jié)件雜質(zhì)元素含量的影響
        5.3.3 吸氧劑與承燒板對氧含量的影響
        5.3.4 燒結(jié)氣氛的影響
    5.4 Ti6Al4V合金注射成形燒結(jié)工藝研究
    5.5 小結(jié)
第六章 鈦合金注射成形燒結(jié)過程模擬
    6.1 引言
    6.2 燒結(jié)過程模型及參數(shù)標(biāo)定
        6.2.1 燒結(jié)動力學(xué)模型
        6.2.2 模型參數(shù)標(biāo)定
        6.2.3 模型參數(shù)標(biāo)定計算
        6.2.4 粘稠度參數(shù)的標(biāo)定計算
    6.3 燒結(jié)過程有限元模擬
    6.4 本章小結(jié)
第七章 注射成形純鈦生物醫(yī)療應(yīng)用實例開發(fā)
    7.1 引言
    7.2 應(yīng)用實例來源
    7.3 產(chǎn)品建模與模具制造
        7.3.1 產(chǎn)品建模
        7.3.2 計算機模擬輔助模具設(shè)計與制造
        7.3.3 計算機模擬輔助參數(shù)優(yōu)化
        7.3.4 試樣成形
    7.4 試樣脫粘和燒結(jié)
        7.4.1 水脫粘
        7.4.2 熱脫粘和燒結(jié)
    7.5 聽骨假體傳聲性能測試
    7.6 小結(jié)
第八章 結(jié)論、創(chuàng)新點與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 創(chuàng)新點
    8.3 展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3630663