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Ti35Nb7Zr-xHA生物复合材料的微观组织与性能研究

发布时间:2019-04-15 23:20
【摘要】:为了改善Ti-Nb-Zr合金的生物活性,采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了不同羟基磷灰石(HA)含量的Ti35Nb7Zr-xHA(x=0、5、10、20(质量分数,%))生物复合材料,研究了HA含量对复合材料微观组织、力学性能及体外生物活性的影响。结果表明,复合材料主要由β-Ti、α-Ti、HA及陶瓷相(Ti_xP_y、CaTiO_3、Ti_2O、CaO)组成;HA含量增加会导致β-Ti减少而α-Ti和陶瓷相明显增多;与Ti-35Nb-7Zr合金(E:45GPa,σ:1 736 MPa)相比,HA含量为5%和10%时,复合材料的抗压强度分别为1 662MPa和1 593MPa,弹性模量分别为48GPa和49GPa,综合力学性能与Ti-35Nb-7Zr合金接近,展现出良好的力学性能,而过高的HA含量(20%)会导致复合材料弹性模量明显升高(E:55GPa)、抗压强度急剧下降(σ:958 MPa),复合材料的力学性能降低;体外生物活性实验表明,加入10%HA的复合材料在人工模拟体液(SBF)中浸泡7d后表面生成了大量的类骨磷灰石层,与Ti-35Nb-7Zr合金相比,其显示出更优异的体外生物活性。
[Abstract]:In order to improve the bioactivity of Ti-Nb-Zr alloy, Ti35Nb7Zr-xHA (x 0, 5, 10, 20 (mass fraction,%) biomaterials with different hydroxyapatite (HA) contents were prepared by spark plasma sintering (Spark plasma sintering (SPS). The effects of HA content on microstructure, mechanical properties and in vitro bioactivity of composites were studied. The results show that the composites are mainly composed of 尾-Ti, 伪-Ti,HA and ceramic phase (Ti_xP_y,CaTiO_3,Ti_2O,CaO), and the increase of HA content leads to the decrease of 尾-Ti and the increase of 伪-Ti and ceramic phase. When the content of HA is 5% and 10%, the compressive strength, elastic modulus and elastic modulus of Ti-35Nb-7Zr alloy are 1 662MPa and 1 593 MPA, respectively, and the elastic modulus are 48GPa and 49 GPA, respectively, when the content of HA is 5% and 10% compared with that of HA alloy (E = 45GPa, 蟽: 1736 MPA). The comprehensive mechanical properties are close to those of Ti-35Nb-7Zr alloy, showing good mechanical properties, while too high HA content (20%) will lead to a significant increase in elastic modulus (E:55GPa) and a sharp decrease in compressive strength (蟽: 958 MPa),). The mechanical properties of composites decreased; The bioactivity test in vitro showed that the composite with 10%HA was immersed in artificial body fluid (SBF) for 7 days and formed a large number of bone-like apatite layers. Compared with Ti-35Nb-7Zr alloy, the composite showed better biological activity in vitro.
【作者单位】: 昆明理工大学材料科学与工程学院;金属先进凝固成形及装备技术国家地方联合工程实验室;
【基金】:国家自然科学基金(31660262) 云南省教育厅科学研究基金(2016ZZX049)
【分类号】:TB33

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本文编号:2458586

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