本文關鍵詞：選擇性激光熔化成形TC4材料生物應用性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鈦及其合金材料被廣泛應用于臨床醫(yī)學,作為植入材料在人體骨骼、組織、器官等治療方面發(fā)揮著很大的作用,是一種具有高技術含量和高價值的新型醫(yī)用載體材料。鈦及其合金具有優(yōu)良的力學相容性與生物相容性。然而,鈦合金在長期的臨床醫(yī)學應用中卻發(fā)現(xiàn),該材料在受體中會出現(xiàn)“應力屏蔽”現(xiàn)象,這主要是由于材料本身的力學特性而引起的,鈦及其合金具有較低的彈性模量,然而卻高于生物體的組織。針對這一問題,往往通過成連通孔結構來改善,但目前傳統(tǒng)加工方法在成形件形狀與成形質量方面很難滿足實際臨床植入體的要求。選擇性激光熔化技術(SLM)是快速成型技術的最新發(fā)展形式之一,可以直接成形金屬粉末,成形過程不受零件外形限制。因此,本文引入選擇性激光熔化技術成形鈦合金立方孔結構制件,驗證其成形復雜孔制件可行性,同時分析孔制件的機械性能及生物應用性。具體內(nèi)容如下:1)選擇性激光熔化技術成形TC4材料制件表面粗糙度研究。鈦及其合金作為植入物植入受體中,其表面會直接與受體的組織相互作用,植入物表面屬性會直接決定受體細胞在其表面上黏附、增殖和分化,并且最終決定細胞的生長質量以及植入是否成功。本文分別采用不同工藝參數(shù)及成形角度成形SLM制件,分析不同成形條件對制件表面粗糙度的影響,同時分析了成形制件表面形貌、微觀組織及粗糙度在生物臨床中應用性表現(xiàn),成形件表面在植入受體后期對組織細胞存活性影響;2)選擇性激光熔化技術成形多孔復雜件可行性研究。本文以立方孔結構單元為基礎,成形支架寬度為200μm、300μm、400μm、500μm及600μm立方孔結構樣品,驗證選擇性激光熔化技術成形小尺寸、復雜多孔件的可行性,分析成形件的成形效果及成形質量,針對產(chǎn)生的粘粉、裂紋等缺陷進行分析,提出合理的解決方法;3)選擇性激光熔化技術成形孔結構件機械性能分析。通過靜態(tài)壓縮實驗分析了立方單元孔制件的力學性能,結果表明隨著立方孔結構支架寬度增加,樣品的彈性模量以及強度極限相應的增加;孔的存在可以明顯降低TC4制件的彈性模量,改善TC4材料制件在臨床醫(yī)學應用上出現(xiàn)的“應力屏蔽”現(xiàn)象,提高生物力學相容性。最后,對實驗制件進行力學性能模擬,與實驗結果對比,證明可以通過有限元方法預測陣列型孔制件機械性能。
【關鍵詞】：選擇性激光熔化技術 TC4 生物應用性 粗糙度 彈性模量
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R318.08
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題研究背景8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 選擇性激光熔化設備研究9-10
• 1.2.2 選擇性激光熔化粉末研究10-12
• 1.3 選擇性激光熔化技術未來發(fā)展趨勢12-14
• 1.4 課題研究內(nèi)容與意義14-15
• 2 選擇性激光熔化技術15-26
• 2.1 選擇性激光熔化技術基本原理15-16
• 2.2 選擇性激光熔化技術成形設備16-21
• 2.2.1 硬件控制系統(tǒng)16-17
• 2.2.2 軟件控制系統(tǒng)17-21
• 2.3 選擇性激光熔化技術工藝分析21-25
• 2.3.1 工藝參數(shù)的選擇與優(yōu)化21-22
• 2.3.2 選擇性激光熔化技術成形件機械性能22
• 2.3.3 選擇性激光熔化過程數(shù)值模擬22-24
• 2.3.4 選擇性激光熔化技術關鍵瓶頸問題24-25
• 2.4 本章小結25-26
• 3 鈦及其合金材料生物應用性分析26-30
• 3.1 生物工程用金屬植入材料基本要求26-27
• 3.2 鈦及其合金生物應用特點27-28
• 3.3 本章小結28-30
• 4 SLM成形TC4 制件表面粗糙度生物應用分析30-39
• 4.1 引言30-31
• 4.2 植入物表面性質對細胞生長影響研究31-32
• 4.3 SLM成形TC4 制件表面粗糙度實驗32-34
• 4.4 結果與討論34-38
• 4.4.1 能量密度對水平面表面粗糙度的影響34-35
• 4.4.2 成形角度對表面粗糙度影響35-38
• 4.5 本章小結38-39
• 5 SLM成形TC4 制件立方晶格結構生物應用性分析39-50
• 5.1 引言39
• 5.2 低彈性模量鈦合金研究39-41
• 5.3 SLM 成形 TC4 立方晶格結構實驗41-44
• 5.4 結果與討論44-47
• 5.5 立方晶格結構有限元模擬47-49
• 5.6 本章小結49-50
• 6 結論與展望50-52
• 6.1 結論50-51
• 6.2 展望51-52
• 致謝52-53
• 參考文獻53-57
• 附錄57

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本文編號：293792