羥基磷灰石生物陶瓷材料的制備研究.pdf

1、本文系統(tǒng)介紹了羥基磷灰石材料性質(zhì)和結(jié)構(gòu)，闡述了羥基磷灰石材料國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和應(yīng)用現(xiàn)狀，提出羥基磷灰石材料研究及應(yīng)用中存在的問(wèn)題及展望。本課題從粉體制備及其材料制備兩個(gè)角度，對(duì)羥基磷灰石(HAP)陶瓷材料進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。 首先，借助正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，以硝酸鈣、五氧化二磷和無(wú)水乙醇為原料，采用溶膠．凝膠法制備羥基磷灰石粉體，利用XRD、SEM和TG-DTA等分析手段進(jìn)一步地研究煅燒溫度和分散劑(吐溫一60)對(duì)羥

2、基磷灰石粉體特性的影響。結(jié)果表明，制備的羥基磷灰石粒子為65～86nm、尺寸分布均勻的球形顆粒，綜合分析，得出優(yōu)化的工藝參數(shù)為A<,3>B<,4>C<,3>D<,3>、煅燒溫度為600～700℃、分散劑(吐溫-60)加入量不宜超過(guò)5v01％的結(jié)果。此外，利用FTIR和XRD分別對(duì)溶液、前驅(qū)粉體及經(jīng)不同熱處理溫度后的羥基磷灰石粉體進(jìn)行測(cè)試和分析，研究了羥基磷灰石粉體的化學(xué)合成機(jī)理。 其次，以?xún)?yōu)化工藝參數(shù)制備的羥基磷灰石粉體為基體材

3、料，分別選用鉀長(zhǎng)石、B<,2>O<,3>和zrO<,2>作為添加劑，利用XRD、SEM等分析手段及三點(diǎn)彎曲和單邊切口梁(SENB)等力學(xué)測(cè)試方法，研究了不同燒結(jié)溫度、添加劑類(lèi)型及含量對(duì)羥基磷灰石復(fù)合陶瓷顯微組織及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明：(1)盡管適量(10wt％)鉀長(zhǎng)石的加入，對(duì)羥基磷灰石陶瓷力學(xué)性能的提高起到一定的促進(jìn)作用，但同時(shí)也加劇燒結(jié)時(shí)羥基磷灰石的分解，且隨著溫度和鉀長(zhǎng)石含量的增高而加?。?2)當(dāng)B<,2>O<,3>的含量為5

4、wt％、燒結(jié)溫度為1200℃和1300℃時(shí)，B<,2>O<,3>不僅能與HAP形成固溶體，抑制燒結(jié)時(shí)羥基磷灰石的分解，而且起到細(xì)化晶粒的作用，提高羥基磷灰石陶瓷的力學(xué)性能，溫度超過(guò)1300℃則會(huì)使固溶體分解、熔化或升華，導(dǎo)致陶瓷力學(xué)性能對(duì)降低。當(dāng)B<,2>O<,3>的含量超過(guò)5wt％時(shí)，會(huì)出現(xiàn)“硼反常現(xiàn)象”，導(dǎo)陶瓷力學(xué)性能相對(duì)降低；(3)ZrO<,2>在羥基磷灰石陶瓷中，細(xì)化晶粒作用明顯，1300℃燒結(jié)時(shí)，單純的ZrO<,2>會(huì)加劇HA