多孔TiNb合金的腐蝕及其對力學性能的影響.pdf

1、開孔結構的多孔鈦合金具有良好的力學性能和生物相容性,是一種潛在的生物醫(yī)用材料。由于孔洞的引入,必然會增加合金的表面積,從而影響多孔合金的耐腐蝕能力,因此有必要對多孔合金的腐蝕特性及腐蝕對其力學性能的影響進行研究。本文采用粉末冶金法制備出三種孔隙率的多孔Ti-35wt％Nb合金。對該多孔合金的顯微組織及其孔結構進行了表征,并對該合金的壓縮、彎曲性能進行了研究。同時采用電化學方法評估了多孔Ti35Nb合金在室溫下的Ringer’s溶液和乳酸

2、Hank’s溶液中的腐蝕性能,分析了孔隙率對該合金耐腐蝕性能的影響,并對浸泡在這兩種人體模擬液中500小時后樣品的力學性能進行了測試。最后探討了采用化學方法對多孔合金進行表面活化處理時,堿處理和熱處理對該多孔材料力學性能的影響。
　　研究結果表明,采用該方法制備的多孔合金的顯微組織主要由β-Ti組成;孔洞分布均勻,孔的連通性好,孔隙率分別為52%,61%和71%,相應的平均孔徑分別為191μm,208μm和222μm;孔結構與人體

3、多孔骨相似。多孔Ti35Nb合金的壓縮曲線表現(xiàn)出典型的開孔泡沫的特征,隨著孔隙率的增加彈性模量和強度減小?？紫堵蕿?2%的多孔合金的壓縮和抗彎彈性模量分別為1618MPa和4588MPa;孔隙率為71%的多孔合金的壓縮平臺應力以及抗彎強度分別達到了29.4MPa和44.7MPa,力學性能能夠滿足人體多孔骨的移植要求。電化學測試結果表明,多孔Ti35Nb合金具有良好的耐腐蝕性能,孔隙率對多孔合金的腐蝕性能有較大的影響。隨著孔隙率的增加,多

4、孔合金的保護電位值依次降低。在0.5M乳酸Hank’s溶液中浸泡了500小時后,多孔Ti35Nb合金平臺應力下降較大。多孔合金的表面活化處理中的NaOH溶液處理和熱處理能大幅度降低多孔Ti35Nb合金的強度,其原因在于NaOH溶液對多孔材料的孔壁腐蝕損傷較大,一些腐蝕缺陷與某些薄孔壁的尺度相當,從而引起多孔材料宏觀強度的降低,并表現(xiàn)出一定的脆性。而經(jīng)過高溫下的Ca(OH)2溶液處理以后,樣品的平臺應力沒有明顯下降,因此這種方法是一種新穎