發(fā)布時(shí)間：2017-05-22 15:00

  本文關(guān)鍵詞：醫(yī)用多孔NiTi形狀記憶合金的制備及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：多孔NiTi形狀記憶合金因具有獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng)及超彈性、良好的生物相容性和能通過(guò)孔結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整達(dá)到要求的生物力學(xué)性能在硬組織替代材料和外科植入材料方面具有廣闊的應(yīng)用前景。 傳統(tǒng)的粉末冶金方法存在產(chǎn)品孔結(jié)構(gòu)控制困難的問(wèn)題,同時(shí),多孔NiTi合金在植入體內(nèi)會(huì)因大量Ni2+析出存在致癌的威脅。本文以NH4HCO3作為造孔劑,利用元素粉末混合燒結(jié)法制備多孔NiTi形狀記憶合金,通過(guò)分析燒結(jié)工藝參數(shù)對(duì)多孔NiTi合金的物相組成、孔結(jié)構(gòu)及壓縮性能的影響規(guī)律與機(jī)制,確定了合適的制備工藝,并對(duì)該工藝下制備的燒結(jié)試樣的形狀記憶效應(yīng)進(jìn)行研究；為提高多孔NiTi合金的生物相容性,對(duì)試樣進(jìn)行了低溫去合金化表面處理。研究結(jié)果如下： (1)制備多孔NiTi形狀記憶合金的最優(yōu)工藝參數(shù)為：造孔劑添加量50vol.%,壓制壓力250MPa,燒結(jié)溫度1000℃,保溫時(shí)間6h,500℃熱處理1h。制備的多孔NiTi形狀記憶合金試樣孔結(jié)構(gòu)均勻、形狀規(guī)則,平均孔徑為317μm,孔隙率為56.3%,符合骨植入材料的孔結(jié)構(gòu)要求；相組成主要為B2(NiTi)相、B19'(NiTi)相、Ti2Ni相和TiNi3相,其中B2相為主相；壓縮強(qiáng)度為61.38MPa,彈性模量為3.97GPa,與人體骨骼壓縮性能的表現(xiàn)相近,具備良好的力學(xué)相容性。 (2)隨著壓制壓力的增加,多孔NiTi形狀記憶合金的孔隙率、平均孔隙尺寸都減小,而壓縮強(qiáng)度和彈性模量則逐漸增加。在一定的溫度范圍內(nèi),隨燒結(jié)溫度升高,多孔NiTi形狀記憶合金的平均孔隙尺寸和孔隙率先增大后減小,孔結(jié)構(gòu)趨于均勻,孔壁逐漸光滑,壓縮強(qiáng)度和彈性模量均增加；隨保溫時(shí)間的延長(zhǎng),試樣液化現(xiàn)象明顯,孔隙平均尺寸逐漸減小,壓縮強(qiáng)度和彈性模量增加,保溫時(shí)間超過(guò)6h,多孔NiTi形狀記憶合金的孔隙率會(huì)降低；隨著造孔劑添加量的增加,多孔NiTi合金的壓縮強(qiáng)度和彈性模量明顯降低。 (3)XRD結(jié)果表明,熱處理不能消除多孔NiTi合金中的Ti2N、TiNi3雜質(zhì)相；DSC曲線表明,熱處理后,試樣中彌散的雜質(zhì)相會(huì)使基體中Ni的含量降低,從而提高M(jìn)s,使相變溫度區(qū)間變寬：未進(jìn)行熱處理試樣的相變溫度區(qū)間為328.3K～397.7K;熱處理后相變溫度區(qū)間為323.4K-402.5K。 (4)對(duì)多孔NiTi形狀記憶合金的形狀記憶效應(yīng)測(cè)試表明,試樣在預(yù)應(yīng)變達(dá)到3%左右發(fā)生了永久變形,而預(yù)應(yīng)變?yōu)?%的試樣形狀恢復(fù)率為97.6%,對(duì)應(yīng)的最大形狀恢復(fù)力為17.2MPa。 (5)50℃低溫去合金化處理能有效去除多孔NiTi形狀記憶合金表面的鎳元素,在去鎳層原位生成TiO,使合金表面逐漸形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),XRD分析及能譜分析表明,去合金化11h能在試樣表面形成深度為445.3μm的無(wú)鎳層。
【關(guān)鍵詞】：粉末冶金 多孔NiTi合金 孔結(jié)構(gòu) 基體組織 力學(xué)性能 去合金化
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TG139.6
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 骨修復(fù)材料概述12-16
• 1.1.1 天然骨材料13-14
• 1.1.2 生物醫(yī)用高分子材料14
• 1.1.3 生物醫(yī)用陶瓷材料14-15
• 1.1.4 生物醫(yī)用金屬材料15-16
• 1.2 多孔NiTi形狀記憶合金的研究現(xiàn)狀16-24
• 1.2.1 多孔Ni-Ti形狀記憶合金的制備方法17-20
• 1.2.2 多孔NiTi形狀記憶合金的性能20-24
• 1.3 多孔NiTi形狀記憶合金研究中存在的問(wèn)題24-25
• 1.4 論文研究的內(nèi)容及其意義25-26
• 第2章 實(shí)驗(yàn)26-38
• 2.1 研究方案26-27
• 2.2 材料及設(shè)備27-28
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料27-28
• 2.2.2 設(shè)備及儀器28
• 2.3 工藝參數(shù)的確定28-33
• 2.3.1 混粉參數(shù)的確定28-29
• 2.3.2 壓制壓力的初步確定29-30
• 2.3.3 燒結(jié)溫度及保溫時(shí)間的初步確定30-32
• 2.3.4 熱處理?xiàng)l件的初步確定32
• 2.3.5 去合金化處理參數(shù)的初步確定32-33
• 2.4 表征33-37
• 2.4.1 孔結(jié)構(gòu)33-34
• 2.4.2 組織及成分34
• 2.4.3 力學(xué)性能34-36
• 2.4.4 形狀記憶效應(yīng)36-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第3章 材料制備結(jié)果與分析38-54
• 3.1 壓制壓力的影響38-42
• 3.1.1 壓制壓力對(duì)孔結(jié)構(gòu)的影響38-39
• 3.1.2 壓制壓力對(duì)物相的影響39-41
• 3.1.3 壓制壓力對(duì)力學(xué)性能的影響41-42
• 3.2 燒結(jié)溫度的影響42-46
• 3.2.1 燒結(jié)溫度對(duì)孔結(jié)構(gòu)的影響42-44
• 3.2.2 燒結(jié)溫度對(duì)物相的影響44
• 3.2.3 燒結(jié)溫度對(duì)力學(xué)性能的影響44-46
• 3.3 保溫時(shí)間的影響46-49
• 3.3.1 保溫時(shí)間對(duì)孔結(jié)構(gòu)的影響46-48
• 3.3.2 保溫時(shí)間對(duì)物相的影響48
• 3.3.3 保溫時(shí)間對(duì)力學(xué)性能的影響48-49
• 3.4 NH_4HCO_3添加量的影響49-52
• 3.4.1 NH_4HCO_3添加量對(duì)孔結(jié)構(gòu)的影響49-51
• 3.4.2 NH_4HCO_3添加量對(duì)力學(xué)性能的影響51-52
• 3.5 本章小結(jié)52-54
• 第4章 形狀記憶效應(yīng)分析54-57
• 4.1 熱處理對(duì)多孔NiTi合金相變溫度的影響54-55
• 4.2 不同預(yù)應(yīng)變下的形狀記憶效應(yīng)55-56
• 4.3 本章小結(jié)56-57
• 第5章 表面低溫去合金化處理結(jié)果與分析57-65
• 5.1 引言57-58
• 5.2 結(jié)果與分析58-64
• 5.2.1 低溫去合金化處理后試樣的表面形貌58-59
• 5.2.2 低溫去合金化處理后試樣的表面成分59-62
• 5.2.3 低溫去合金化去鎳層的深度分析62-64
• 5.3 本章小結(jié)64-65
• 第6章 結(jié)論與展望65-67
• 6.1 結(jié)論65-66
• 6.2 展望66-67
• 致謝67-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及申請(qǐng)專利73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：386016