選擇性激光熔化成形TC4材料生物應(yīng)用性研究.pdf

1、鈦及其合金材料被廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)，作為植入材料在人體骨骼、組織、器官等治療方面發(fā)揮著很大的作用，是一種具有高技術(shù)含量和高價(jià)值的新型醫(yī)用載體材料。鈦及其合金具有優(yōu)良的力學(xué)相容性與生物相容性。然而，鈦合金在長(zhǎng)期的臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用中卻發(fā)現(xiàn)，該材料在受體中會(huì)出現(xiàn)“應(yīng)力屏蔽”現(xiàn)象，這主要是由于材料本身的力學(xué)特性而引起的，鈦及其合金具有較低的彈性模量，然而卻高于生物體的組織。針對(duì)這一問(wèn)題，往往通過(guò)成連通孔結(jié)構(gòu)來(lái)改善，但目前傳統(tǒng)加工方法在成形件形狀與成

2、形質(zhì)量方面很難滿足實(shí)際臨床植入體的要求。
　　選擇性激光熔化技術(shù)（SLM）是快速成型技術(shù)的最新發(fā)展形式之一，可以直接成形金屬粉末，成形過(guò)程不受零件外形限制。因此，本文引入選擇性激光熔化技術(shù)成形鈦合金立方孔結(jié)構(gòu)制件，驗(yàn)證其成形復(fù)雜孔制件可行性，同時(shí)分析孔制件的機(jī)械性能及生物應(yīng)用性。具體內(nèi)容如下：
　　1）選擇性激光熔化技術(shù)成形TC4材料制件表面粗糙度研究。鈦及其合金作為植入物植入受體中，其表面會(huì)直接與受體的組織相互作用，植入物

3、表面屬性會(huì)直接決定受體細(xì)胞在其表面上黏附、增殖和分化，并且最終決定細(xì)胞的生長(zhǎng)質(zhì)量以及植入是否成功。本文分別采用不同工藝參數(shù)及成形角度成形SLM制件，分析不同成形條件對(duì)制件表面粗糙度的影響，同時(shí)分析了成形制件表面形貌、微觀組織及粗糙度在生物臨床中應(yīng)用性表現(xiàn)，成形件表面在植入受體后期對(duì)組織細(xì)胞存活性影響；
　　2）選擇性激光熔化技術(shù)成形多孔復(fù)雜件可行性研究。本文以立方孔結(jié)構(gòu)單元為基礎(chǔ)，成形支架寬度為200μm、300μm、400μm、

4、500μm及600μm立方孔結(jié)構(gòu)樣品，驗(yàn)證選擇性激光熔化技術(shù)成形小尺寸、復(fù)雜多孔件的可行性，分析成形件的成形效果及成形質(zhì)量，針對(duì)產(chǎn)生的粘粉、裂紋等缺陷進(jìn)行分析，提出合理的解決方法；
　　3）選擇性激光熔化技術(shù)成形孔結(jié)構(gòu)件機(jī)械性能分析。通過(guò)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)分析了立方單元孔制件的力學(xué)性能，結(jié)果表明隨著立方孔結(jié)構(gòu)支架寬度增加，樣品的彈性模量以及強(qiáng)度極限相應(yīng)的增加；孔的存在可以明顯降低TC4制件的彈性模量，改善TC4材料制件在臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用上出