本文選題：堿熱處理 + 應(yīng)力��； 參考：《山東大學(xué)》2012年碩士論文

【摘要】：本文以工業(yè)純鈦為研究對(duì)象,通過(guò)堿熱處理和模擬體液(SBF)浸泡的方法,在其表面生成羥基磷灰石層(HA),用折彎法模擬了人體內(nèi)部應(yīng)力環(huán)境,并采用X射線衍射儀(XRD)、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、能譜儀(EDS)和金相顯微鏡等表征分析儀器,研究了應(yīng)力作用下HA涂層的組織結(jié)構(gòu)形態(tài)、相組成和應(yīng)力影響特征。 結(jié)果表明,在應(yīng)力作用下,生成的HA的厚度隨應(yīng)力改變呈規(guī)律性變化,這也說(shuō)明應(yīng)力影響了鈦表面的生物活性。當(dāng)處于壓應(yīng)力作用下,磷灰石層的厚度比正常狀態(tài)下薄很多,但是隨著壓應(yīng)力增大,磷灰石層厚度不再發(fā)生明顯變化；當(dāng)處在拉應(yīng)力作用下,磷灰石厚度比無(wú)應(yīng)力狀態(tài)下厚,且應(yīng)力值越大,厚度越大。這主要是由于在壓應(yīng)力作用下,堿熱層(或鈦)表面孔隙閉合,導(dǎo)致磷灰石的沉淀速度下降；在拉應(yīng)力作用下,孔隙張開(kāi),更大的孔隙有利于磷灰石的沉淀。 從鈦試樣正面觀察應(yīng)力的作用效果發(fā)現(xiàn),磷灰石層上普遍存在裂紋,在無(wú)壓力的狀態(tài)下,這些裂紋夾角呈120。；在應(yīng)力作用下,磷灰石層被裂紋分割成近似長(zhǎng)方形板塊,并隨著拉應(yīng)力增大板塊被拉長(zhǎng),隨著壓應(yīng)力板塊被壓縮。這說(shuō)明壓力影響了鈦表面磷灰石的生長(zhǎng)方式。這種現(xiàn)象可能是由于表面的孔隙會(huì)促進(jìn)磷灰石的沉積,應(yīng)力的作用會(huì)使堿熱層表面的縫隙沿著垂直應(yīng)力的方向延伸或閉合,這樣就會(huì)促進(jìn)或減緩該方向的磷灰石沉積,使磷灰石的生長(zhǎng)產(chǎn)生方向性。當(dāng)磷灰石方向生長(zhǎng)時(shí),與該方向垂直的方向就會(huì)呈現(xiàn)磷灰石較薄的趨勢(shì),這使得該方向上裂紋容易出現(xiàn),壓力越大,磷灰石的方向性生長(zhǎng)也就越明顯,從而裂紋的延伸也就越明顯,就呈現(xiàn)出這種應(yīng)力對(duì)于裂紋的指向性現(xiàn)象。 本文著眼于生物材料植入人體時(shí),應(yīng)力對(duì)初期的磷灰石附著情況的影響,利用SBF溶液,動(dòng)態(tài)的模擬金屬鈦在人體環(huán)境中在體液和應(yīng)力的綜合影響下表面發(fā)生的一系列變化。 本文的試驗(yàn)?zāi)康氖窍Ｍㄟ^(guò)對(duì)應(yīng)力影響磷灰石生長(zhǎng)的研究,說(shuō)明在生物材料設(shè)計(jì)和使用過(guò)程中,這種磷灰石生長(zhǎng)的差異性,可能會(huì)導(dǎo)致生物材料在使用時(shí)的失效,以及在界面上發(fā)生與無(wú)應(yīng)力分析不同的反應(yīng),進(jìn)而證明應(yīng)力很可能成為今后生物材料研究中比較重要的一個(gè)影響因素,特別是在體外模擬試驗(yàn)中,更可能是不可或缺的影響因素。
[Abstract]:In this paper, hydroxyapatite layer (HA) was formed on the surface of titanium by alkali heat treatment and simulated body fluid (SBF) immersion. The stress environment of human body was simulated by bending method. X-ray diffractometer (XRD), field emission scanning electron microscope (FE-SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS) and metallographic microscope were used to study the microstructure, phase composition and stress effect of HA coating under stress. The results show that the thickness of the generated HA changes regularly with the stress change under the stress, which also indicates that the stress affects the bioactivity of titanium surface. Under compressive stress, the thickness of apatite layer is much thinner than that under normal condition, but with the increase of compressive stress, the thickness of apatite layer does not change obviously, and when under tensile stress, the thickness of apatite layer is thicker than that of non-stress state. And the greater the stress value, the greater the thickness. This is mainly due to the closure of pores on the surface of alkali hot layer (or titanium) under compressive stress, which results in the decrease of the precipitation rate of apatite, and the opening of pores under tensile stress is favorable to the precipitation of apatite. Observing the effect of stress on the front of titanium specimen, it is found that there are generally cracks in apatite layer, and the angle of these cracks is 120.Under the stress, the apatite layer is split into nearly rectangular plates by cracks. The plate is elongated with tensile stress and compressed with compressive stress. This indicates that pressure affects the growth mode of apatite on titanium surface. This phenomenon may be due to the fact that the pores on the surface promote the deposition of apatite, and the effect of stress on the surface of the alkali thermosphere extends or closes along the direction of vertical stress, which in turn promotes or slows down the apatite deposition in that direction. Direct the growth of apatite. When the apatite grows in the direction of the apatite, the vertical direction of the apatite tends to be thinner, which makes the cracks in this direction easy to appear, and the higher the pressure, the more obvious the directional growth of the apatite. The more obvious the crack extension is, the more directionality of the stress to the crack. This paper focuses on the effect of stress on initial apatite adhesion when biomaterials are implanted into human body. By using SBF solution, the dynamic simulation of a series of changes on the surface of titanium under the combined influence of body fluid and stress in human body environment is carried out. The purpose of this paper is to study the effect of stress on the growth of apatite, and to show that the difference of the growth of this kind of apatite in the design and use of biomaterials may lead to the failure of biomaterials in use. And the reaction at the interface is different from non-stress analysis, which proves that stress is likely to be an important factor in biomaterials research, especially in vitro simulation experiments. It is more likely to be an indispensable factor.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：R318.08

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本文編號(hào)：2070023