激光立体成形多孔钛及其性能研究

发布时间：2017-10-21 21:54

  本文关键词：激光立体成形多孔钛及其性能研究

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【摘要】：为了改善种植体与骨弹性模量不匹配造成的应力遮挡效应,提高钛的力学相容性,利用激光立体成形技术制备了多孔钛,研究了激光工艺参数对多孔钛孔结构、孔隙率和压缩性能的影响,并利用碱处理和碱+预钙化处理对多孔钛试样的生物活性进行了强化,分析表面活化处理对膜层组织形貌和生物活性的影响。得到的主要结论如下：(1)利用激光立体成形技术可制备孔隙率为38-54%的多孔钛,激光工艺参数对多孔钛的孔隙率影响显著,随激光功率的增大,孔隙率减小；随激光平移距离和扫描速度的增大,孔隙率增大。(2)多孔钛的压缩应力-应变曲线分为三个阶段：线弹性阶段、塑性屈服(平台)阶段、致密化阶段。随孔隙率的增加,弹性模量和屈服应力急剧下降,屈服应力由孔隙率38.0%时的100MPa下降到54.1%时的38MPa,弹性模量由致密金属钛的110GPa下降为2-10GPa,能满足骨替换材料的要求。(3)碱处理和碱+预钙化处理使材料表面形成了多孔网状结构,加快了羟基磷灰石的沉积速度,缩短了沉积时间,改善了生物活性。碱+预钙化处理较碱处理具有更好的生物活化效果,试样在模拟体液培养7天就能生成完整的羟基磷灰石膜层。
【关键词】：多孔钛 激光立体成形 力学性能 羟基磷灰石 生物活性
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG665;R318.08
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 引言10
• 1.2 多孔钛的结构特征10-12
• 1.2.1 钛的结构和性能特点10-11
• 1.2.2 孔隙结构的提出11
• 1.2.3 生物医用多孔材料的主要性能11-12
• 1.2.3.1 力学性能11-12
• 1.2.3.2 生物相容性12
• 1.2.3.3 耐蚀性能12
• 1.3 多孔钛的制备方法12-18
• 1.3.1 粉末冶金法13
• 1.3.2 浆料发泡法13-14
• 1.3.3 固态发泡法14
• 1.3.4 凝胶注模法14
• 1.3.5 自蔓延高温合成法14-15
• 1.3.6 激光快速成形技术15-18
• 1.4 激光立体成形技术18-21
• 1.4.1 激光立体成形技术简介18-19
• 1.4.2 激光立体成形技术制备多孔钛合金发展现状19-21
• 1.5 表面活化21-22
• 1.5.1 羟基磷灰石(HA)21
• 1.5.2 碱处理(alkali treatment)21-22
• 1.5.3 预钙化处理22
• 1.6 论文的研究意义和主要内容22-24
• 1.6.1 论文的研究意义22-23
• 1.6.2 论文研究的主要内容23-24
• 2 实验材料及研究方法24-30
• 2.1 实验的研究路线图24-25
• 2.2 实验材料及制备方法25-28
• 2.2.1 多孔钛的制备25-27
• 2.2.1.1 实验材料25
• 2.2.1.2 实验系统25-26
• 2.2.1.3 成形方法26-27
• 2.2.2 碱处理和碱+预钙化处理27
• 2.2.3 模拟体液培养27-28
• 2.3 多孔钛的组织结构与性能检测28-30
• 2.3.1 孔隙率的测定28
• 2.3.2 力学性能测试28-29
• 2.3.3 XRD物相分析29
• 2.3.4 微观形貌观察(SEM)29
• 2.3.5 傅里叶红外分析29-30
• 3 制备工艺对多孔钛孔隙结构及力学性能的影响30-42
• 3.1 多孔钛的结构特征30-32
• 3.2 激光工艺参数对孔隙的影响32-37
• 3.2.1 激光功率对孔隙的影响32-34
• 3.2.2 激光平移距离对孔隙的影响34-35
• 3.2.3 扫描速度对孔隙的影响35-37
• 3.3 多孔钛的压缩性能研究37-40
• 3.3.1 多孔钛的压缩变形及其断裂行为37-38
• 3.3.2 孔隙结构对多孔钛压缩性能的影响38-40
• 3.4 本章小结40-42
• 4 碱处理对多孔钛生物活性的影响42-53
• 4.1 原始多孔钛的体外培养研究42-43
• 4.2 碱处理后多孔钛的组织特征43-46
• 4.2.1 碱处理后多孔钛的表面形貌分析43-44
• 4.2.2 碱处理后多孔钛的表面EDS分析44
• 4.2.3 碱处理后多孔钛的XRD分析44-45
• 4.2.4 碱处理后多孔钛的FTIR分析45-46
• 4.2.5 碱处理引起去离子水pH值变化46
• 4.3 碱处理对多孔钛生物活性的影响46-51
• 4.3.1 碱处理多孔钛SBF中培养后的表面形貌分析46-48
• 4.3.2 碱处理多孔钛SBF中培养后的EDS分析48-50
• 4.3.3 碱处理多孔钛SBF中培养后的XRD分析50-51
• 4.3.4 碱处理多孔钛SBF中培养后的FTIR分析51
• 4.4 本章小结51-53
• 5 碱+预钙化处理对多孔钛生物活性的影响53-62
• 5.1 碱+预钙化处理后多孔钛的组织特征53-55
• 5.1.1 碱+预钙化处理后多孔钛的表面形貌分析53
• 5.1.2 碱+预钙化处理后多孔钛的表面EDS分析53-54
• 5.1.3 碱+预钙化处理后多孔钛的XRD分析54-55
• 5.2 碱+预钙化处理对多孔钛生物活性的影响55-59
• 5.2.1 碱+预钙化处理多孔钛SBF中培养后的表面形貌分析55-56
• 5.2.2 碱+预钙化处理多孔钛SBF中培养后的EDS分析56-58
• 5.2.3 碱+预钙化处理多孔钛SBF中培养后的XRD分析58
• 5.2.4 碱+预钙化处理多孔钛SBF中培养后的FTIR分析58-59
• 5.3 多孔钛的生物活化机理59-60
• 5.4 本章小结60-62
• 6 结论62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-71
• 附录71

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本文编号：1075386