本文關(guān)鍵詞：多孔醫(yī)用Ti-39Nb-6Zr合金的制備及孔隙特征和力學(xué)性能的研究

  更多相關(guān)文章： 多孔鈦合金 粉末冶金 孔隙率 孔隙特征 力學(xué)性能

【摘要】：生物醫(yī)用鈦合金因具有良好的生物相容性、優(yōu)良的耐腐蝕性能、較高的比強度以及較低的彈性模量,在人體硬組織修復(fù)及替換材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。Ti-Nb-Zr系鈦合金屬于新型β鈦合金,是目前醫(yī)用鈦合金領(lǐng)域的熱點研究材料之一。為了進(jìn)一步降低醫(yī)用鈦合金的彈性模量,使其與人體骨組織獲得更好的匹配關(guān)系,本文利用粉末冶金法制備多孔Ti-39Nb-6Zr合金,并利用浸漬法、圖像分析法、SEM、壓縮試驗以及三點彎曲試驗等方法研究工藝參數(shù)及造孔劑對多孔鈦合金孔隙特征及力學(xué)性能的影響。論文主要研究成果如下：壓制壓力改變壓坯的密度及壓坯原始孔隙的形貌。隨著壓制壓力的增加,燒結(jié)產(chǎn)物的孔隙率及平均孔徑逐漸降低,不同區(qū)間孔隙的平均圓度逐漸降低,材料抗壓強度和彈性模量逐漸升高。燒結(jié)過程對多孔材料的孔隙特征和力學(xué)性能影響較大。隨著燒結(jié)溫度的升高或燒結(jié)時間的延長,燒結(jié)產(chǎn)物的孔隙率和平均孔隙降低,不同區(qū)間孔隙的平均圓度升高,材料的抗壓強度和彈性模量逐漸升高。未添加造孔劑時,制備得到的多孔鈦合金中孔隙主要以50μm以下的小孔為主,材料最大孔隙率不超過25%,對孔隙率貢獻(xiàn)程度最大的孔隙主要分布在10μm～30μm范圍內(nèi),材料抗壓強度和彈性模量分別在200MPa～355MPa以及4.7GPa～10.4GPa之間。造孔劑的添加使材料孔隙主要分布在10μm～50μm范圍內(nèi),對孔隙率貢獻(xiàn)程度最大的孔隙主要為100μm以上的大孔。隨著造孔劑添加量的增加,材料抗壓強度及彈性模量急劇下降。在相同條件下,對比添加碳酸氫銨和尿素這兩種造孔劑制備得到的試樣,前者的抗壓強度高于后者,而兩者的彈性模量相差不大。添加碳酸氫銨造孔劑后,材料的孔隙率在29.5%～46.4%之間,抗壓強度和彈性模量分別在70MPa～325MPa以及1.7GPa～8.1GPa范圍內(nèi)；添加尿素造孔劑后,材料的孔隙率在29.8%～46.7%之間,抗壓強度和彈性模量分別在40MPa～245MPa以及2.2GPa～8.5GPa范圍內(nèi)。在壓縮試驗中,從試樣斷口形貌來看,材料主要以脆性斷裂為主；從斷裂過程來看,材料同時具有塑性斷裂的特點,因此壓縮斷裂機(jī)理表現(xiàn)為脆性斷裂和塑性斷裂相結(jié)合的斷裂特征。在三點彎曲試驗中,未添加造孔劑時,材料斷口有大量韌窩出現(xiàn),表現(xiàn)出韌性斷裂的特征；添加造孔劑后,材料斷口表現(xiàn)出準(zhǔn)解理裂的特點,以脆性斷裂為主。
【關(guān)鍵詞】：多孔鈦合金 粉末冶金 孔隙率 孔隙特征 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：北京有色金屬研究總院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R318.08;TG146.23
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-24
• 1.1 研究背景和意義10
• 1.2 生物醫(yī)用金屬材料10-15
• 1.2.1 生物醫(yī)用金屬材料的研究及應(yīng)用11-12
• 1.2.2 生物醫(yī)用鈦合金的發(fā)展12-15
• 1.3 多孔金屬材料15-22
• 1.3.1 多孔鈦合金的制備方法16-19
• 1.3.2 多孔材料孔隙特征的分析方法19-22
• 1.4 選題依據(jù)及研究內(nèi)容22-24
• 1.4.1 選題依據(jù)22
• 1.4.2 研究內(nèi)容22-24
• 2 多孔Ti-39Nb-6Zr合金的制備及分析方法24-29
• 2.1 多孔鈦合金制備工藝流程24
• 2.2 實驗材料及試劑24-25
• 2.3 實驗工藝參數(shù)的選擇25-26
• 2.3.1 壓制壓力25-26
• 2.3.2 燒結(jié)參數(shù)26
• 2.3.3 造孔劑的選擇及添加量26
• 2.4 多孔鈦合金性能的分析方法26-28
• 2.4.1 密度及孔隙率的測定26-27
• 2.4.2 孔隙特征參數(shù)表征27-28
• 2.4.3 壓縮試驗28
• 2.4.4 三點彎曲試驗28
• 2.5 技術(shù)路線圖28-29
• 3 工藝參數(shù)對多孔Ti-39Nb-6Zr合金孔隙特征及力學(xué)性能的影響29-43
• 3.1 引言29
• 3.2 壓制壓力對孔隙特征及力學(xué)性能的影響29-33
• 3.2.1 壓制壓力對孔隙特征的影響29-33
• 3.2.2 壓制壓力對力學(xué)性能的影響33
• 3.3 燒結(jié)溫度對孔隙特征及力學(xué)性能的影響33-37
• 3.3.1 燒結(jié)溫度對孔隙特征的影響33-37
• 3.3.2 燒結(jié)溫度對力學(xué)性能的影響37
• 3.4 燒結(jié)時間對孔隙特征及力學(xué)性能的影響37-41
• 3.4.1 燒結(jié)時間對孔隙特征的影響37-40
• 3.4.2 燒結(jié)時間對力學(xué)性能的影響40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-43
• 4 造孔劑對多孔Ti-39Nb-6Zr合金孔隙特征及力學(xué)性能的影響43-59
• 4.1 引言43
• 4.2 碳酸氫銨對孔隙特征及力學(xué)性能的影響43-48
• 4.2.1 碳酸氫銨對孔隙特征的影響43-47
• 4.2.2 碳酸氫銨對力學(xué)性能的影響47-48
• 4.3 尿素對孔隙特征及力學(xué)性能的影響48-53
• 4.3.1 尿素對孔隙特征的影響48-52
• 4.3.2 尿素對力學(xué)性能的影響52-53
• 4.4 斷口分析53-57
• 4.4.1 壓縮試驗斷口分析53-55
• 4.4.2 三點彎曲試驗斷口分析55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-59
• 結(jié)論59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果65-66
• 致謝66

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 寧聰琴,周玉;醫(yī)用鈦合金的發(fā)展及研究現(xiàn)狀[J];材料科學(xué)與工藝;2002年01期

2 鄒鶉鳴;張二林;曾松巖;;纖維燒結(jié)多孔鈦及其表面生長仿生Ca-P涂層[J];稀有金屬材料與工程;2007年08期

3 金怡,王海之,錢e，

本文編號：790510