醫(yī)用純Ti與生物高分子材料PET激光微連接實驗仿真研究.pdf

1、隨著人口老齡化問題的出現(xiàn)，人們對醫(yī)療保健設備的需求越來越大，可植入醫(yī)療裝置和元件在醫(yī)療保健行業(yè)得到了越來越廣泛的應用。展望未來醫(yī)療產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，由單一材料制造的產(chǎn)品將大幅度縮減，多種材料的復合使用會變得更加普遍。而異種材料之間連接的可靠性、安全性以及生物相容性卻給醫(yī)療裝置的設計及制造帶來了極大的挑戰(zhàn)。生物高分子材料(PET)具有良好的生物相容性，醫(yī)用純Ti（體積百分比99.999％）具有與人體骨頭相當?shù)膹椥阅Ａ?、?yōu)良的生物相容性以及在

2、生物環(huán)境中的良好耐腐蝕性，它們兩者之間的連接必將獲得更好的應用價值，生物高分子材料PET與醫(yī)用純Ti復合物在臨床醫(yī)學研究中已經(jīng)得到初步應用。
　　本文對激光微連接醫(yī)用純Ti與生物高分子材料(PET)進行了連接機理的研究，采用響應曲面法設計試驗和優(yōu)化數(shù)學模型，結合數(shù)值模擬的方法對醫(yī)用純Ti與生物高分子材料(PET)進行了激光微連接的仿真研究。
　　首先，在分析生物高分子材料和金屬材料各自的光學性能和熱力學性能的基礎上，提出將金

3、屬至于上層，生物高分子材料置于下層的布置方式進行焊接，降低了對生物高分子材料需要具有高透光率的要求。針對次方案，設計了專用的對稱式手動調節(jié)夾緊裝置。
　　其次，采用超景深數(shù)字顯微鏡，掃描電子顯微鏡/電子能譜儀，光電子能譜儀和激光拉曼光譜儀對醫(yī)用純Ti與生物高分子材料PET的激光微連接接頭的形貌和元素分布進行了分析，初步揭示其連接機理，證明了激光微連接醫(yī)用純Ti和生物高分子材料PET的可行性。
　　再次，在可焊性的基礎上通過響

4、應曲面試驗法設計工藝試驗，建立焊接工藝參數(shù)與焊縫抗剪力和寬度的數(shù)學模型并采用逐步回歸的方法對所建立的數(shù)學模型進行優(yōu)化。分析各參數(shù)對焊縫寬度、抗剪力等指標的影響規(guī)律。
　　最后，利用ANSYS軟件建立了醫(yī)用純Ti和生物高分子材料PET激光微連接的數(shù)學模型，對溫度場進行了數(shù)值模擬，在一定程度上揭示了PET/Ti激光微連接接頭的成型機理。
　　本文對醫(yī)用純Ti和生物高分子材料PET的連接進行了系統(tǒng)地研究，為其在醫(yī)療器件領域中的應用