梯度多孔Ti-Mg基生物復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、硬組織材料是生物材料的重要分支。目前，人體植入用鈦合金的彈性模量仍遠高于人骨，引入孔隙可以降低鈦合金的彈性模量，且生物組織易長入多孔結(jié)構(gòu)中，但鈦合金的力學(xué)性能會隨著孔隙的引入而急劇降低。本文根據(jù)生物醫(yī)用鈦合金開發(fā)的現(xiàn)狀和存在的問題開展了梯度多孔Ti-Mg基復(fù)合材料的研究工作。
　　 用碳酸氫銨為造孔劑通過粉末冶金工藝制備出了多孔Ti-Mg基復(fù)合材料，并通過調(diào)整每一層中造孔劑的含量制備出與人體骨骼結(jié)構(gòu)相似的梯度多孔Ti-Mg基復(fù)合

2、材料。通過金相顯微鏡、掃描電鏡、力學(xué)試驗機、X 射線衍射儀等設(shè)備對該復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能進行了表征。
　　 研究表明，隨著造孔劑含量的增加，多孔Ti-Mg基復(fù)合材料的孔徑、孔隙率和開孔隙率迅速增大，而強度和模量呈線性降低。當造孔劑添加量為25mass%時，其孔隙率超過50%。造孔劑含量相同(25mass%)時，隨著造孔劑粒徑的增加，多孔Ti-Mg基復(fù)合材料的開孔隙率呈線性升高，強度和模量呈線性降低。隨著Zr含量從1mass%增加

3、到30mass%，復(fù)合材料的強度和模量先升高，而后趨于穩(wěn)定，含Zr 復(fù)合材料中最佳Zr含量為10mass%。與實際骨骼結(jié)構(gòu)相似的梯度試樣，隨著梯度層數(shù)的增加，試樣的強度和模量先升高后降低，其中五層梯度多孔試樣的彎曲與壓縮強度和模量最高，為168.28MPa和2.24GPa與105.14MPa和2.43GPa，心部層開孔隙率超過90%。與實際骨骼孔隙結(jié)構(gòu)相反的梯度彎曲試樣，其彎曲強度和模量低于均勻孔隙試樣。經(jīng)模擬體液浸泡的五層梯度多孔彎曲