高强、低模量Ti合金齿科材料的研究

发布时间：2020-04-11 22:23

【摘要】：钛合金由于其优秀的力学性能、耐蚀性能和生物相容性能而被认为是现在最好的用于生物医用的金属材料。为了开发出低弹性模量、较高强度、耐腐蚀、生物相容性良好的新型生物医用钛合金,本实验选择生物相容性良好的β相稳定元素Fe和Mo作为合金元素,采用粉末冶金方法制备了Ti基多孔材料。通过光学显微组织观察、X射线衍射物相分析(XRD)、扫描电子显微组织分析(SEM)、能谱分析(EDS)、室温压缩性能试验、拉伸性能试验、宏观及显微硬度测试分析研究了Ti-xFe、多孔Ti-xFe、多孔Ti-10Mo-xFe合金的显微组织、相组成、力学性能、耐蚀性和生物相容性。 实验结果表明：随着Fe加入含量的增大,Ti-xFe系合金硬度增大,Fe元素对Ti起到了强化作用；其中Ti-3Fe合金在1100℃烧结后,合金的压缩强度最高为2078MPa、弹性模量为11.2GPa、维氏硬度为396MPa,拉伸强度为380MPa。在添加了合金元素Mo之后,合金的宏观硬度并没有显著的提高,但富Mo区的显微硬度远远大于Ti(Fe)固溶体的显微硬度,高达994MPa。 加入NH4HCO3造孔剂的Ti-xFe系多孔合金和Ti-10Mo-xFe多孔合金气孔率为23%,出现了连通的大孔。Ti-xFe系多孔合金和Ti-10Mo-xFe多孔合金的压缩强度范围分别为1141～1577 MPa和1092～1672 MPa。多孔Ti-3Fe合金和多孔Ti-10Mo-2Fe合金的压缩强度分别为1577 MPa和1672 MPa,弹性模量为8.2 GPa和9.4 GPa,其强度足以承受作为硬组织替代植入材料在人体内所需的载荷,弹性模量与人牙骨质的弹性模量2.398-20GPa十分接近。 在加入了Fe、Mo元素以后,与纯Ti相比,材料的抗腐蚀性有轻微的下降,但在一定时间后都能达到稳定,与其它材料相比抗腐蚀性能优异。纯Ti、Ti-3Fe和Ti-10Mo-3Fe,试样在模拟体液中浸泡336小时后,都形成了一层致密的氧化膜,可以防止材料继续被腐蚀,起到了保护作用。 未加造孔剂的Ti-3Fe和加7wt%NH4HCO3造孔剂的Ti-3Fe、Ti-10Mo-3Fe、Ti-10Mo-5Fe在细胞培养液中1天,4天,7天的L929成纤维细胞的相对增殖度均大于80%,7天时各组材料细胞生长状态良好,表明Ti合金多孔材料无细胞毒性,生物相容性好,气孔率对材料的生物相容性性没有负面影响。
【图文】：

NaCI、KCI、NH4HCO3;硬脂酸锌丙酮、去离子水。Fe粉和MO粉的粒径是通过L午一920激光散射粒度分布分析仪测920激光散射粒度分布分析仪是基于光的散射原理而设计的，散射本原理是:当光线照射到粉体颗粒上的时候，光的散射(衍射)就会有散射光线，但对于大颗粒而言，前方的散射光线相对较多，而相反，两侧和后方的散射光线相对比较多。当颗粒尺寸大于0.单强度变化不明显，而两侧和后方的散射光强度却发生了显著的变化两侧和后方的散射分布，才能准确地测定小颗粒的粒径。

Mo粉粒度分布图
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：R783.1

【参考文献】

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本文编号：2623910