本文關(guān)鍵詞：選區(qū)激光熔化技術(shù)制備多孔鉭工藝及性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：每年我國大約有200萬病人需要做關(guān)節(jié)置換手術(shù),對骨組織修復(fù)材料的需求量很大,全球每年對骨修復(fù)材料需求價值在2000億美元以上。臨床試驗表明,多孔鉭是一種比較理想的骨修復(fù)材料。但是由于鉭的熔點高達2996℃,并且鉭與氧有較高的親和力,制約著多孔鉭制備技術(shù)的開發(fā)及其廣泛應(yīng)用。本文探索研究了選區(qū)激光熔化技術(shù)制備生物醫(yī)用多孔鉭。利用掃描電鏡、金相顯微鏡對多孔鉭的孔隙特征、微觀組織結(jié)構(gòu)及斷口形貌進行觀察和分析;利用顯微硬度計測定其顯微硬度;采用流體靜力學(xué)原理測量多孔鉭的孔隙率及開孔率;利用電子萬能試驗機測試多孔鉭的抗壓強度及彈性模量;研究多孔鉭中主孔和微孔的形成機理;分析工藝參數(shù)對多孔鉭性能的影響規(guī)律;最佳工藝參數(shù)制備的多孔鉭與人體骨進行對比分析;分析制備過程典型缺陷的成因及控制。研究結(jié)果表明:多孔鉭中存在主孔和微孔兩種孔隙,主孔是由于選區(qū)激光熔化過程中,未被激光輻照區(qū)域內(nèi)的粉末通過機械清除后產(chǎn)生的;在快速熔化/凝固機制和“活塞效應(yīng)”的協(xié)同作用下,熔池中部分氣體來不及從熔池中逃逸而被凝固前沿捕獲,形成微孔。其他參數(shù)一定的情況下,隨著掃描間距增大,多孔鉭主孔孔徑、孔隙率及開孔率均增加,抗壓強度及彈性模量減小;在110A~125A區(qū)間內(nèi),隨著電流增大,多孔鉭主孔孔徑、孔隙率及開孔率略有減小,抗壓強度、彈性模量及顯微硬度逐漸增大�？紫短卣髋c力學(xué)性能亦存在一定的關(guān)系,隨著孔隙率的增加,抗壓強度及彈性模量呈下降趨勢,當(dāng)多孔鉭孔隙率由35.48%升高到50.00%時,抗壓強度及彈性模量分別從480MPa和7.7GPa降低為56MPa和2.8GPa。當(dāng)脈寬2.0ms、離焦量-7mm、激光束直徑0.80mm、電流115A、掃描間距0.80mm時,制備的多孔鉭主孔平均孔徑為300μm,孔隙率和開孔率分別為48.05%、82.41%,抗壓強度及彈性模量分別為5.1GPa、253MPa,顯微硬度達403HV,滿足骨移植材料的孔隙特征、抗壓強度、彈性模量及硬度的要求。多孔鉭的斷裂方式主要有兩種,斷面呈現(xiàn)巖石狀或冰糖狀的沿晶斷裂及呈現(xiàn)出河流花樣的解理斷裂,均為脆性斷裂。制備過程中主要存在球化現(xiàn)象及裂紋兩種缺陷,通過適當(dāng)增大保護氣體流量和調(diào)節(jié)電流大小可在一定程度上抑制其產(chǎn)生。
【關(guān)鍵詞】：多孔鉭 選區(qū)激光熔化 孔隙率 抗壓強度 彈性模量 球化現(xiàn)象
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TG146.416;R318.08
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 引言9-10
• 1.2 生物醫(yī)用多孔鉭國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 鉭的基本性能及多孔鉭的起源10-11
• 1.2.2 多孔鉭在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用11-13
• 1.2.3 多孔鉭的制備工藝及性能研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 課題的提出16-18
• 1.4 研究意義及主要研究內(nèi)容18-20
• 1.4.1 研究意義18-19
• 1.4.2 研究內(nèi)容19-20
• 第二章 實驗材料及方法20-26
• 2.1 實驗材料及設(shè)備20-21
• 2.1.1 實驗材料20-21
• 2.1.2 實驗設(shè)備21
• 2.2 選區(qū)激光熔化成形工藝過程21-22
• 2.3 形貌觀察及性能分析22-26
• 2.3.1 表面形貌觀察22-23
• 2.3.2 孔隙率測定23
• 2.3.3 壓縮性能測定23-25
• 2.3.4 顯微硬度測定25
• 2.3.5 物相分析25-26
• 第三章 激光熔化工藝參數(shù)對多孔鉭結(jié)構(gòu)的影響26-44
• 3.1 引言26
• 3.2 激光熔化多孔鈦工藝及性能26-30
• 3.2.1 實驗材料26
• 3.2.2 實驗方法26-27
• 3.2.3 實驗結(jié)果27-29
• 3.2.4 分析與討論29-30
• 3.3 激光熔化多孔鉭工藝參數(shù)30-34
• 3.4 實驗結(jié)果與分析34-42
• 3.4.1 多孔鉭的結(jié)構(gòu)特征34-35
• 3.4.2 掃描間距對多孔鉭孔隙特征的影響35-39
• 3.4.3 電流對多孔鉭孔隙特征的影響39-41
• 3.4.4 孔隙形成機理研究41-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 第四章 激光熔化工藝參數(shù)對多孔鉭性能的影響44-57
• 4.1 引言44
• 4.2 激光熔化多孔鉭工藝參數(shù)44
• 4.3 實驗結(jié)果44-48
• 4.3.1 掃描間距對力學(xué)性能的影響44-46
• 4.3.2 電流對力學(xué)性能的影響46-47
• 4.3.3 電流對顯微硬度的影響47-48
• 4.4 分析與討論48-55
• 4.4.1 壓縮破壞機理研究48-51
• 4.4.2 工藝參數(shù)與力學(xué)性能相關(guān)研究51-53
• 4.4.3 多孔鉭結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系研究53-54
• 4.4.4 多孔鉭與人體骨結(jié)構(gòu)性能對比分析54-55
• 4.5 本章小結(jié)55-57
• 第五章 多孔鉭典型缺陷的成因及控制57-64
• 5.1 引言57
• 5.2 球化現(xiàn)象的成因及控制57-60
• 5.3 裂紋的成因及控制60-63
• 5.4 本章小結(jié)63-64
• 第六章 結(jié)論及展望64-66
• 6.1 主要結(jié)論64
• 6.2 研究展望64-66
• 參考文獻66-70
• 攻讀碩士期間的研究成果70-71
• 致謝71

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  本文關(guān)鍵詞：選區(qū)激光熔化技術(shù)制備多孔鉭工藝及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：379952