基于3D打印模具設(shè)計(jì)制備鎳鈦合金及鈷鉻鉬合金醫(yī)學(xué)植入材料的工藝和材料學(xué)研究.pdf

1、背景:近年來(lái)3D打印技術(shù)飛速發(fā)展并日趨成熟，并且初步運(yùn)用于臨床，NiTi合金和Co-Cr-Mo合金是兩種十分安全的醫(yī)學(xué)植入材料，已經(jīng)應(yīng)用于臨床數(shù)十年。但目前直接使用3D打印制造植入件器材，成本高、效率低并且實(shí)際效果一般，只適用于科研。
　　目的:將3D打印與自蔓延技術(shù)及3D打印與精密鑄造相融合，開(kāi)發(fā)一套低成本、高效率的植入零件數(shù)字化制造工藝。包括人體圖像采集、三維圖像處理、模具設(shè)計(jì)、聚乙烯模具3D打印成形，以及植入件的自蔓延反應(yīng)燒

2、結(jié)和精密鑄造成形方法，并研究用此種方法制備的醫(yī)學(xué)植入合金的材料性能，為用3D打印技術(shù)制備醫(yī)用植入零件探索新的途徑。
　　方法:1、用湘雅醫(yī)院Aquilion One TSX-301A型號(hào)CT機(jī)掃描人體CT圖像文件，通過(guò)mimics10.0軟件合成設(shè)計(jì)截取部分骨關(guān)節(jié)的電腦3D文件，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的模具3D打印文件，并摸索設(shè)計(jì)流程、打印流程等相關(guān)的適宜工藝參數(shù)。
　　2、根據(jù)此文件制作出高精度的聚乙烯模具，用其翻模后，用不同壓力，將

3、按一定比例混勻的Ni粉和Ti粉末壓制成坯。然后，用NiTi自蔓延反應(yīng)工藝燒結(jié)成多孔材料。系統(tǒng)地研究了其彈性模量、強(qiáng)度、空隙大小和孔隙率等各指標(biāo)與壓坯壓力、燒結(jié)方法之間的關(guān)系。
　　3、用三維打印的聚乙烯醇模具作為消失模，同時(shí)運(yùn)用三維打印模具翻模制備傳統(tǒng)石蠟消失模，運(yùn)用硅酸乙酯制殼法在高頻真空感應(yīng)爐中澆鑄制備Co-Cr-Mo合金植入件，對(duì)比兩者從外觀到機(jī)械性能等一些列參數(shù)。
　　結(jié)果:1、運(yùn)用本研究設(shè)計(jì)并總結(jié)出的從CT及一些列

4、電腦軟件的后處理方法可以較為簡(jiǎn)便的采集、處理并設(shè)計(jì)臨床實(shí)際工作所需要的定制化材料的三維打印電腦模型文件，摸索了一套較為可行簡(jiǎn)便的操作方法。
　　2、運(yùn)用三維打印模具（規(guī)則圓柱體）壓制鎳鈦粉末，采用熱爆式自蔓延法備出的鎳鈦合金的彈性模量、拉伸壓縮強(qiáng)度等一些列指標(biāo)基本滿足骨科替代材料要求，適用于制備較為規(guī)則形狀的定制化植入金屬。
　　3、運(yùn)用3D打印的聚乙烯醇模具作為消失模與傳統(tǒng)石蠟消失模所鑄造的鈷鉻鉬合金試件在力學(xué)性能和微觀結(jié)