医用多孔Ti6Al4V合金的制备及力学性能研究
发布时间：2023-04-22 02:44
多孔钛合金由于具有高孔隙率、耐磨性、良好的生物相容性和力学性能,可根据不同的孔隙率、孔径尺寸设计,适用于人骨的各个部位,医疗价值和市场潜力巨大。常见的多孔钛合金制备方法有浆料发泡法、造孔剂法、增材制造法和自蔓延高温合成法等。开发工艺简单、成本低廉、试剂无毒性且具孔隙率分布范围广的多孔钛合金制备工艺对其在医用领域的应用具有重要意义。凝胶注模成形法是一种可用于制备复杂零部件的多孔金属材料成型技术。但用凝胶注模成形法制备多孔钛合金也有着所用试剂繁多、试剂有毒性和孔隙率分布范围小等缺点。本文将凝胶注模和发泡工艺相结合,以Ti6Al4V粉末为原料,将天然大分子琼脂作为凝胶体系,开展孔隙率可调的多孔Ti6Al4V合金的制备工艺研究,并对其力学性能进行了表征。(1)以琼脂作为凝胶体系,羟丙基甲基纤维素(HPMC)作为增稠剂,采用凝胶注模成形工艺可以实现孔隙率可调(孔隙率38%46.1%)的多孔Ti6Al4V合金制备。研究了琼脂含量、增稠剂含量、固相体积分数、凝胶温度和干燥温度等不同工艺参数对坯体制备过程的影响。Ti6Al4V合金孔隙率和孔径分布的影响主要由固相体积分数决定。研究...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 医用钛合金的研究与发展
1.2.1 医用金属材料概述
1.2.2 医用钛合金的发展与研究现状
1.2.3 医用多孔金属的性能要求
1.2.4 医用多孔金属的结构要求
1.3 医用多孔钛合金的制备方法
1.3.1 多孔钛合金传统制备方法
1.3.2 增材制造方法
1.3.3 微波烧结法
1.3.4 纤维烧结法
1.3.5 自蔓延高温合成法
1.4 凝胶注模法
1.4.1 凝胶注模法原理和发展
1.4.2 凝胶成形技术制备多孔金属材料
1.4.3 天然大分子凝胶体系
1.5 本课题的研究意义与内容
第二章 实验方法
2.1 实验原料的选取和实验设备
2.1.1 凝胶体系原材料
2.1.2 发泡剂原材料
2.1.3 实验用原料
2.1.4 实验用仪器设备
2.2 多孔Ti6Al4V制备工艺
2.2.1 实验流程
2.2.2 预混液制备
2.2.3 Ti6Al4V浆料的制备
2.2.4 Ti6Al4V浆料的固化和干燥
2.2.5 Ti6Al4V坯体的烧结
2.3 材料分析测试方法
2.3.1 微观形貌分析
2.3.2 材料物相分析
2.3.3 粉末粒度分析
2.3.4 浆料粘度测试
2.3.5 固化和干燥时间的测定
2.3.6 热重分析
2.3.7 孔隙率测试
2.3.8 力学性能测试
第三章 多孔Ti6Al4V合金制备工艺研究
3.1 引言
3.2 Ti6Al4V浆料的制备和分析
3.2.1 Ti6Al4V合金粉末的选取
3.2.2 琼脂加入量的选择
3.2.3 增稠剂加入量的选择
3.2.4 固相体积分数的确定
3.3 多孔Ti6Al4V坯体的固化和干燥
3.3.1 Ti6Al4V浆料的固化
3.3.2 Ti6Al4V坯体的干燥
3.4 多孔Ti6Al4V合金的烧结
3.5 本章小结
第四章 高孔隙率Ti6Al4V合金凝胶-发泡法制备及力学性能
4.1 引言
4.2 发泡工艺
4.3 多孔Ti6Al4V合金的脱脂工艺研究
4.3.1 坯体中有机物的热重分析
4.3.2 脱脂工艺的确定
4.3.3 脱脂后样品表面形貌分析
4.4 多孔Ti6Al4V合金的烧结工艺
4.4.1 烧结工艺的确定
4.4.2 烧结温度对烧结体形貌、成分的影响
4.4.3 烧结温度对烧结体力学性能的影响
4.5 多孔Ti6Al4V合金与人骨的匹配度
4.6 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 本文结论
5.2 主要创新点
5.3 展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读硕士学位期间发表的学术论文与专利
本文编号：3796757
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 医用钛合金的研究与发展
1.2.1 医用金属材料概述
1.2.2 医用钛合金的发展与研究现状
1.2.3 医用多孔金属的性能要求
1.2.4 医用多孔金属的结构要求
1.3 医用多孔钛合金的制备方法
1.3.1 多孔钛合金传统制备方法
1.3.2 增材制造方法
1.3.3 微波烧结法
1.3.4 纤维烧结法
1.3.5 自蔓延高温合成法
1.4 凝胶注模法
1.4.1 凝胶注模法原理和发展
1.4.2 凝胶成形技术制备多孔金属材料
1.4.3 天然大分子凝胶体系
1.5 本课题的研究意义与内容
第二章 实验方法
2.1 实验原料的选取和实验设备
2.1.1 凝胶体系原材料
2.1.2 发泡剂原材料
2.1.3 实验用原料
2.1.4 实验用仪器设备
2.2 多孔Ti6Al4V制备工艺
2.2.1 实验流程
2.2.2 预混液制备
2.2.3 Ti6Al4V浆料的制备
2.2.4 Ti6Al4V浆料的固化和干燥
2.2.5 Ti6Al4V坯体的烧结
2.3 材料分析测试方法
2.3.1 微观形貌分析
2.3.2 材料物相分析
2.3.3 粉末粒度分析
2.3.4 浆料粘度测试
2.3.5 固化和干燥时间的测定
2.3.6 热重分析
2.3.7 孔隙率测试
2.3.8 力学性能测试
第三章 多孔Ti6Al4V合金制备工艺研究
3.1 引言
3.2 Ti6Al4V浆料的制备和分析
3.2.1 Ti6Al4V合金粉末的选取
3.2.2 琼脂加入量的选择
3.2.3 增稠剂加入量的选择
3.2.4 固相体积分数的确定
3.3 多孔Ti6Al4V坯体的固化和干燥
3.3.1 Ti6Al4V浆料的固化
3.3.2 Ti6Al4V坯体的干燥
3.4 多孔Ti6Al4V合金的烧结
3.5 本章小结
第四章 高孔隙率Ti6Al4V合金凝胶-发泡法制备及力学性能
4.1 引言
4.2 发泡工艺
4.3 多孔Ti6Al4V合金的脱脂工艺研究
4.3.1 坯体中有机物的热重分析
4.3.2 脱脂工艺的确定
4.3.3 脱脂后样品表面形貌分析
4.4 多孔Ti6Al4V合金的烧结工艺
4.4.1 烧结工艺的确定
4.4.2 烧结温度对烧结体形貌、成分的影响
4.4.3 烧结温度对烧结体力学性能的影响
4.5 多孔Ti6Al4V合金与人骨的匹配度
4.6 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 本文结论
5.2 主要创新点
5.3 展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读硕士学位期间发表的学术论文与专利
本文编号：3796757
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