羟基磷灰石/Ti-13Nb-13Zr生物材料的制备和性能研究

发布时间：2023-11-05 10:35

　　Ti-13Nb-13Zr钛合金因其良好的力学性能、耐生物腐蚀性能、高疲劳强度和低弹性模量以及良好的生物相容性等优点,在硬组织替换材料中得到了广泛的应用。但是Ti-13Nb-13Zr合金生物惰性的天然属性,使其在植入体内无法主动适应人体自然骨组织和生理环境,钛合金与骨组织之间只是简单的锁合,不具备与骨组织形成有效骨结合、骨整合的能力,在长期的服役状态容易造成植入体松动,甚至导致植入失败。鉴于以上原因,本文通过放电等离子烧结(SPS)技术,以Ti-13Nb-13Zr合金为基体,对其进行生物活性化设计。以Ti-13Nb-13Zr生物医用钛合金为整体材料基体,复合生物活性陶瓷羟基磷灰石(HA),获得具有良好生物活性和生物相容性的(Ti-13Nb-13Zr)-x HA生物复合材料。系统研究不同HA陶瓷含量与复合材料组织演变、力学性能、生物学腐蚀性能、生物摩擦性能、生物活性及生物相容性的相互关系和影响机制。(Ti-13Nb-13Zr)-x HA复合材料的组织为β-Ti基体及α-Ti、HA,少量陶瓷相反应产物Ca3(PO4)2,Ti5P3,Ca Zr O3和Ca O;烧结温度的提高,促进材料基体中α...

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 骨及其替代材料
        1.1.1 骨的结构与性能
        1.1.2 骨替换材料
    1.2 生物医用钛及钛合金
        1.2.1 生物医用钛及钛合金的研究现状及趋势
        1.2.2 近β型Ti-13Nb-13Zr合金
        1.2.3 钛及钛合金当前存在的主要问题
    1.3 钛基生物活性陶瓷复合材料的研究现状
        1.3.1 钛基生物活性陶瓷层状复合材料
        1.3.2 粉末冶金法制备钛基生物活性陶瓷复合材料
    1.4 课题研究的意义及目的
    1.5 课题研究的内容
第二章 实验方法与过程
    2.1 实验过程
        2.1.1 材料制备
        2.1.2 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA生物复合材料的制备
    2.2 性能表征
        2.2.1 微观组织和结构
        2.2.2 力学性能
        2.2.3 电化学腐蚀性能
        2.2.4 摩擦性能
        2.2.5 体外生物相容性
        2.2.6 统计学分析
第三章 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料的显微组织与力学性能
    3.1 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA球磨粉末相组成和微观结构
    3.2 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料微观组织与结构
        3.2.1 烧结温度对(Ti-13Nb-13Zr)-10HA复合材料组织与结构的影响
        3.2.2 HA含量对(Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料组织与结构的影响
    3.3 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料力学性能
        3.3.1 HA含量对复合材料相对致密度的影响
        3.3.2 HA含量对复合材料压缩性能的影响
        3.3.3 HA含量对复合材料显微硬度的影响
    3.4 本章小结
第四章 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料耐腐蚀性能及摩擦性能
    4.1 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料模拟体液电化学腐蚀性能
        4.1.1 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料的开路电位
        4.1.2 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料的动电位极化
        4.1.3 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料的电化学阻抗谱
        4.1.4 HA对(Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料腐蚀行为的影响
    4.2 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料的生物摩擦性能
        4.2.1 HA含量对(Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料摩擦性能的影响
        4.2.2 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料生物摩擦行为
    4.3 本章小结
第五章 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料体外生物学评价
    5.1 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料模拟体液生物矿化
        5.1.1 HA含量对表面类骨磷灰石沉积能力的影响
        5.1.2 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料磷灰石生物矿化机制
    5.2 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料血液相容性
        5.2.1 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合粉末血液相容性
        5.2.2 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA生物复合材料血液相容性
    5.3 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料润湿性
        5.3.1 HA含量对(Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料润湿性的影响
        5.3.2 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料蛋白吸附性能
    5.4 (Ti-13Nb-13Zr)-xHA复合材料对BMSCs的影响
        5.4.1 BMSCs的表征鉴定
        5.4.2 BMSCs细胞粘附实验
        5.4.3 BMSCs细胞增殖实验及碱式磷酸酶(ALP)检测
        5.4.4 BMSCs细胞凋亡实验
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 主要创新点
    6.3 展望
致谢
参考文献
附录A 攻读博士学位期间发表的论文与专利申请情况
附录B 攻读博士学位期间参与项目及获奖情况



本文编号：3860859