新型醫(yī)用梯度多孔Ti-Mo-Ta-Nb-Zr合金制備與組織性能研究.pdf

1、醫(yī)用β型鈦合金是當前應用最為廣泛的硬組織植入材料之一，其中擁有較高強度而彈性模量仍匹配人體骨骼的多孔β鈦合金成為近年來研究和開發(fā)的重點。但隨著孔隙引入，彈性模量得到有效減小同時力學性能也隨之大幅度降低，尤其是抗壓強度。
　　本文以元素粉末冶金法與造孔劑法相結合制備低模量高強度的新型醫(yī)用梯度多孔Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金，通過阿基米德法、X射線衍射分析和力學性能測試研究了元素粉末冶金法的不同工藝參數(shù)、造孔劑的

2、用量和粒徑尺寸以及不同的梯度結構設計對多孔鈦合金孔隙率、物相組成、彈性模量及抗壓強度的影響，使用掃描電鏡（SEM）觀察合金表面微觀組織形態(tài)以及壓縮斷口形貌并用能譜儀進行成分分析。研究結果表明：
　　以元素粉末冶金法制備所得多孔Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金為近β型鈦合金，可以通過調控成型壓力、燒結溫度和時間三項工藝參數(shù)來調節(jié)合金孔隙率和相結構，達到控制合金彈性模量和抗壓強度的目的；在200MPa、1200℃及3

3、h條件下制備合金，其彈性模量為20.91GPa，抗壓強度達到1420MPa，壓縮斷裂方式為準解理斷裂，符合醫(yī)用植入材料力學性能要求。
　　造孔劑法制備所得高孔隙率多孔Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金也為近β型鈦合金；隨著造孔劑用量增加，平均孔徑無變化，孔隙率呈線性增長，彈性模量和抗壓強度減小，其中彈性模量的變化滿足線性關系；隨著造孔劑粒徑尺寸增加，平均孔徑增大而孔隙率基本不變，抗壓強度和彈性模量減??；添加質量分數(shù)

4、20％、粒徑尺寸為125~200?m的NH4HCO3造孔劑制備多孔Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金，孔隙率達到38.9%并含有利于細胞生長的貫穿孔，抗壓強度達到405MPa，而彈性模量為9.19GPa，能夠在滿足醫(yī)用植入材料力學性能要求的同時，提升合金的生物相容性。
　　在內外兩層添加不同用量NH4HCO3造孔劑來制備所得新型醫(yī)用雙層梯度多孔Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金屬于近β型鈦合金；內層