本文關(guān)鍵詞：醫(yī)用多孔Ti-Mo合金的微波燒結(jié)制備及水熱活化處理

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【摘要】：多孔Ti-Mo合金除了具備鈦合金優(yōu)異的耐蝕性和生物相容性,還具有其β型鈦合金特有的更低的與人體骨骼更為接近的彈性模量,且不含毒副元素。同時(shí)三維連通的孔隙結(jié)構(gòu)能夠有效的降低彈性模量,避免“應(yīng)力遮擋”效應(yīng);有助于骨細(xì)胞的粘附與長入,形成機(jī)械性聯(lián)鎖從而實(shí)現(xiàn)生物固定;還有助于體液和營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸和傳送,促進(jìn)人體血管和肌肉等組織的再生與重建。然而,多孔Ti-Mo合金屬于生物惰性金屬材料,植入后難以與周圍組織形成直接的化學(xué)鍵合。本文采用微波燒結(jié)制備了醫(yī)用多孔Ti-Mo合金,研究了燒結(jié)溫度、Mo含量和造孔劑含量及粒徑對多孔Ti-Mo合金顯微組織結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律;探討了工藝參數(shù)及孔隙結(jié)構(gòu)對多孔TiMo合金的機(jī)械力學(xué)性能、耐蝕性和摩擦磨損行為的影響;同時(shí)對多孔Ti-Mo合金進(jìn)行堿溶液水熱處理,評價(jià)其在SBF溶液中誘導(dǎo)羥基磷灰石的能力。研究表明,微波燒結(jié)制備的多孔Ti-Mo合金由α和β兩相組成。隨著燒結(jié)溫度的升高,多孔Ti-Mo合金的β-Ti衍射峰強(qiáng)度逐漸增強(qiáng),α-Ti衍射峰相對減弱,孔隙率隨之減小,并且得出1050℃為最佳燒結(jié)溫度。隨著Mo添加量的增加,β-Ti含量增加,原生孔隙增多,原始孔隙的孔徑為20~30μm左右,孔隙率增大。造孔劑對其物相未造成明顯影響,但隨著造孔劑NH4HCO3含量的增加,其孔隙率增大。隨著造孔劑NH4HCO3粒徑的增大,合金孔徑明顯變大,孔隙率變化不明顯。隨著燒結(jié)溫度的升高,多孔Ti-Mo合金的抗壓強(qiáng)度、彈性模量和洛氏硬度均呈上升趨勢,而體積磨損率呈減小趨勢。同時(shí),抗彎強(qiáng)度先增強(qiáng)后減小,在1050℃時(shí)達(dá)到最大。隨著孔隙率的增加,多孔Ti-Mo合金的抗彎強(qiáng)度、彈性模量和抗壓強(qiáng)度均逐漸減小,體積磨損率劇烈增加。隨著Mo含量的增加,多孔Ti-Mo合金的孔隙率隨之增加,其力學(xué)性能的變化趨勢與孔隙率增加的變化趨勢一致。隨著平均孔徑的增大,多孔Ti-Mo合金的壓縮強(qiáng)度緩慢遞減,彈性模量先上升后下降,抗彎強(qiáng)度變化不大,體積磨損率減小。隨著燒結(jié)溫度的升高和孔隙率的降低,多孔Ti-Mo合金在Hank’s溶液中的耐蝕性逐漸增加,當(dāng)孔隙率從50.22%降至16.5%時(shí),腐蝕電流密度減小了一個(gè)數(shù)量級。Mo含量和孔徑對多孔Ti-Mo合金的耐蝕性無明顯影響。經(jīng)過3.75mol/L NaOH和0.2mol/L Ca(OH)2溶液水熱處理后的多孔Ti-Mo合金,表面分別形成了Na2Ti6O13和CaTiO3。在SBF溶液中浸泡3天后開始出現(xiàn)CaP涂層的沉積,浸泡14天后,羥基磷灰石涂層能夠完整的覆蓋試樣的外表面和內(nèi)壁。結(jié)果表明,兩種堿溶液水熱處理均能提高多孔Ti-Mo合金的生物活性,使其具有HA誘導(dǎo)能力。
【關(guān)鍵詞】：醫(yī)用多孔Ti-Mo合金 微波燒結(jié) 力學(xué)性能 水熱處理 磷灰石誘導(dǎo)能力
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TF125.22;R318.08
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-26
• 1.1 醫(yī)用多孔金屬材料的研究發(fā)展現(xiàn)狀11-15
• 1.1.1 醫(yī)用多孔金屬材料概述11-13
• 1.1.2 醫(yī)用多孔金屬材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)13-14
• 1.1.3 醫(yī)用多孔金屬材料的性能要求14-15
• 1.2 醫(yī)用多孔鈦及其合金的制備方法15-20
• 1.2.1 金屬粉末混合燒結(jié)技術(shù)16
• 1.2.2 快速成型技術(shù)16-17
• 1.2.3 燃燒合成技術(shù)17-18
• 1.2.4 凝膠注模成型技術(shù)18-19
• 1.2.5 微波燒結(jié)技術(shù)19-20
• 1.3 醫(yī)用多孔鈦及其合金的表面改性20-24
• 1.3.1 微弧氧化21-22
• 1.3.2 溶膠-凝膠法22
• 1.3.3 堿熱處理22-24
• 1.4 論文研究的意義及主要內(nèi)容24-26
• 1.4.1 論文研究的意義24
• 1.4.2 論文研究的主要內(nèi)容24-26
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法26-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料26-27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)過程及裝置27-30
• 2.2.1 多孔Ti-Mo合金的制備27-29
• 2.2.2 多孔Ti-Mo合金的表面改性29
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)裝置29-30
• 2.3 組織結(jié)構(gòu)分析30-31
• 2.3.1 顯微形貌與成分分析30
• 2.3.2 物相分析30-31
• 2.4 性能分析31-35
• 2.4.1 孔隙率31
• 2.4.2 顯微硬度31
• 2.4.3 抗彎、壓縮強(qiáng)度31-32
• 2.4.4 摩擦磨損性能32
• 2.4.5 耐蝕性32-34
• 2.4.6 體外生物活性評價(jià)34-35
• 第3章 多孔Ti-Mo合金的顯微組織結(jié)構(gòu)35-48
• 3.1 微波燒結(jié)溫度對多孔Ti-Mo合金的顯微結(jié)構(gòu)的影響35-38
• 3.1.1 物相分析35-36
• 3.1.2 微觀形貌分析36-38
• 3.1.3 孔隙率38
• 3.2 Mo添加量對多孔Ti-Mo合金的顯微結(jié)構(gòu)的影響38-41
• 3.2.1 物相分析39
• 3.2.2 微觀形貌分析39-40
• 3.2.3 孔隙率40-41
• 3.3 造孔劑NH_4HCO_3添加量對多孔Ti-Mo合金的顯微結(jié)構(gòu)的影響41-45
• 3.3.1 物相分析41-42
• 3.3.2 微觀形貌分析42-44
• 3.3.3 孔隙率44-45
• 3.4 造孔劑NH_4HCO_3粒徑對多孔Ti-Mo合金的顯微結(jié)構(gòu)的影響45-47
• 3.4.1 物相分析45
• 3.4.2 微觀形貌分析45-46
• 3.4.3 孔隙率46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第4章 多孔Ti-Mo合金的性能表征48-72
• 4.1 機(jī)械力學(xué)性能48-57
• 4.1.1 燒結(jié)溫度對多孔Ti-Mo合金機(jī)械力學(xué)性能的影響48-51
• 4.1.2 Mo添加量對多孔Ti-Mo合金機(jī)械力學(xué)性能的影響51-53
• 4.1.3 孔隙率對多孔Ti-Mo合金機(jī)械力學(xué)性能的影響53-55
• 4.1.4 孔徑對多孔Ti-Mo合金機(jī)械力學(xué)性能的影響55-57
• 4.2 耐蝕性57-62
• 4.2.1 燒結(jié)溫度對多孔Ti-Mo合金耐蝕性的影響57-58
• 4.2.2 Mo添加量對多孔Ti-Mo合金耐蝕性的影響58-59
• 4.2.3 孔隙率對多孔Ti-Mo合金耐蝕性的影響59-60
• 4.2.4 孔徑對多孔Ti-Mo合金耐蝕性的影響60-62
• 4.3 摩擦磨損行為62-70
• 4.3.1 不同燒結(jié)溫度的多孔Ti-Mo合金的摩擦磨損行為62-64
• 4.3.2 不同Mo添加量的多孔Ti-Mo合金的摩擦磨損行為64-65
• 4.3.3 不同孔隙率的多孔Ti-Mo合金的摩擦磨損行為65-69
• 4.3.4 不同孔徑多孔Ti-Mo合金的摩擦磨損行為69-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 第5章 多孔Ti-Mo合金的水熱活化處理72-86
• 5.1 NaOH水熱處理72-78
• 5.1.1 顯微組織結(jié)構(gòu)72-74
• 5.1.2 體外生物活性評價(jià)74-78
• 5.2 Ca(OH)_2 水熱處理78-85
• 5.2.1 顯微組織結(jié)構(gòu)78-81
• 5.2.2 體外生物活性評價(jià)81-85
• 5.3 本章小結(jié)85-86
• 全文總結(jié)86-88
• 參考文獻(xiàn)88-95
• 論文發(fā)表情況95-96
• 致謝96-97

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