【摘要】： 臨床上作為外科植入用的金屬生物材料中,鈦合金由于具有優(yōu)良的生物相容性和優(yōu)異的機(jī)械性能以及在體液環(huán)境中的耐腐蝕性而獲得了廣泛應(yīng)用。但目前已有的生物醫(yī)用鈦合金由于彈性模量與人骨相比過高,會(huì)導(dǎo)致種植體與骨之間由于彈性模量的不匹配而引起“應(yīng)力屏蔽”現(xiàn)象,從而使種植體周圍出現(xiàn)骨吸收,引起種植體松動(dòng)或斷裂,最終造成種植失敗。因此研究具有較低彈性模量的新型生物醫(yī)用鈦合金就成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。 本文使用d-電子合金設(shè)計(jì)方法,從理論上設(shè)計(jì)了三種不含細(xì)胞毒性元素且具有較低彈性模量的生物醫(yī)用新型亞穩(wěn)β鈦合金Ti35Nb10Zr、Ti35Nb8Zr2Mo和Ti20Nb15Zr10Mo。使用WK-Ⅱ型真空非自耗電弧凝殼爐制備出了所設(shè)計(jì)的三種合金鑄錠,并對(duì)制備出的鈦合金凝殼鑄錠以及經(jīng)過不同熱處理后的鑄錠進(jìn)行了顯微組織觀察、相結(jié)構(gòu)鑒定以及基本的力學(xué)性能檢測(cè)。其中重點(diǎn)考察了合金的彈性模量指標(biāo),并研究了不同化學(xué)成分對(duì)合金彈性模量的影響以及不同熱處理工藝對(duì)合金彈性模量的影響。此外,還對(duì)所設(shè)計(jì)出的合金鑄錠進(jìn)行耐腐蝕實(shí)驗(yàn),研究了合金在人體生理環(huán)境中的腐蝕情況。結(jié)果表明: 1.通過X射線衍射分析,本研究所設(shè)計(jì)的三種合金鑄錠凝殼鑄態(tài)和固溶態(tài)均為β相,符合所設(shè)計(jì)的亞穩(wěn)β鈦合金的要求。 2.通過金相顯微鏡和掃描電鏡對(duì)合金試樣進(jìn)行形貌觀察,結(jié)果表明本研究所設(shè)計(jì)的合金鑄錠晶粒比較粗大,其凝殼鑄態(tài)β晶粒平均尺寸為200μm左右,合金經(jīng)過熱處理后它們?chǔ)戮ЯＦ骄叽缗c此差別不大。在大多晶粒內(nèi)還存在著亞晶界。 3.對(duì)于本研究所設(shè)計(jì)的三種合金,通過不同熱處理后,Ti35Nb10Zr的最低壓縮模量為11.2Gpa,Ti35Nb8Zr2Mo的最低壓縮模量為17.7Gpa,Ti20Nb15Zr10Mo的最低壓縮模量為14.7Gpa,均低于Ti6Al4V(鍛態(tài))的壓縮模量值21.8Gpa。該結(jié)果也說明了使用d-電子合金設(shè)計(jì)方法進(jìn)行低彈性模量鈦合金的理論設(shè)計(jì),可以顯著減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)、降低實(shí)驗(yàn)成本,并能取得較理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 4.通過使用電化學(xué)方法對(duì)合金試樣進(jìn)行腐蝕實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明本研究所設(shè)計(jì)的三種合金在Hank’s人工模擬體液中具有較好的耐蝕性。
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TG146.23;R318.08
【圖文】：

—————————（3.1）[51]溫度以上或以下；②在此溫度下保留一定時(shí)間；③快主要依靠淬火后殘留下的β′（和α′）相分解析出合適的時(shí)效溫度。時(shí)效溫度較低時(shí)（250－450℃）由＋β，而是先析出ω相（含量較多時(shí)會(huì)引起ω脆性），費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。若時(shí)效溫度較高（500－600℃），可由β程若在一般的加熱爐中進(jìn)行，合金的氧化過程就會(huì)比相的形成

河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第四章 生物醫(yī)用新型低彈性模量亞穩(wěn)β鈦合金組織與性能的研究§4-1 合金鑄錠的化學(xué)成分分析4-1-1 化學(xué)成分分析結(jié)果為驗(yàn)證所煉制合金的化學(xué)成分與其公稱成分是否相一致以及合金元素是否偏析，對(duì)合金鑄錠進(jìn)行能譜分析，結(jié)果如圖 4.1 所示。（a）Ti35Nb10Zr（b）Ti35Nb8Zr2Mo

圖 4.3 Ti20Nb15Zr10Mo 合金鑄錠的金相照片F(xiàn)ig. 4.3 Typical light micrograph of Ti20Nb15Zr10Moalloy casting圖 4.4 Ti-35Nb-8Zr-2Mo 合金鑄錠的金相照片F(xiàn)ig. 4.4 Typical light micrograph of Ti35Nb8Zr2Moalloy casting圖 4.5 Ti-35Nb-10Zr 合金鑄錠 SEM 照片(b 為 a 的(a) (b)圖 4.6 合金鑄錠 Ti20Nb15Zr10Mo 經(jīng) 1023K，3.6ks（a） （b）

【引證文獻(xiàn)】

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2 王月勤;低模量多孔Ti-Mg系生物復(fù)合材料的制備與性能研究[D];南京航空航天大學(xué);2010年

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2 薛雪蓮;Ti-Zr-Fe-Si系生物非晶鈦合金的制備及其組織性能研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2009年

3 牛中杰;高彈高塑性TC26鈦合金板材熱軋與熱處理的組織和性能研究[D];西安建筑科技大學(xué);2010年

4 孟祥;新型生物醫(yī)用鎂鋅鈣鍶合金的組織及性能研究[D];鄭州大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2783832