醫(yī)用多孔Ti-Mo合金的微波燒結(jié)制備及水熱活化處理.pdf

1、多孔Ti-M o合金除了具備鈦合金優(yōu)異的耐蝕性和生物相容性，還具有其β型鈦合金特有的更低的與人體骨骼更為接近的彈性模量，且不含毒副元素。同時三維連通的孔隙結(jié)構(gòu)能夠有效的降低彈性模量，避免“應(yīng)力遮擋”效應(yīng)；有助于骨細胞的粘附與長入，形成機械性聯(lián)鎖從而實現(xiàn)生物固定；還有助于體液和營養(yǎng)物質(zhì)的運輸和傳送，促進人體血管和肌肉等組織的再生與重建。然而，多孔Ti-M o合金屬于生物惰性金屬材料，植入后難以與周圍組織形成直接的化學(xué)鍵合。本文采用微波燒結(jié)

2、制備了醫(yī)用多孔Ti-M o合金，研究了燒結(jié)溫度、M o含量和造孔劑含量及粒徑對多孔Ti-M o合金顯微組織結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律；探討了工藝參數(shù)及孔隙結(jié)構(gòu)對多孔Ti-M o合金的機械力學(xué)性能、耐蝕性和摩擦磨損行為的影響；同時對多孔Ti-M o合金進行堿溶液水熱處理，評價其在SBF溶液中誘導(dǎo)羥基磷灰石的能力。
　　研究表明，微波燒結(jié)制備的多孔Ti-M o合金由α和β兩相組成。隨著燒結(jié)溫度的升高，多孔Ti-M o合金的β-Ti衍射峰強度逐漸增

3、強，α-Ti衍射峰相對減弱，孔隙率隨之減小，并且得出1050℃為最佳燒結(jié)溫度。隨著Mo添加量的增加，β-Ti含量增加，原生孔隙增多，原始孔隙的孔徑為20~30μm左右，孔隙率增大。造孔劑對其物相未造成明顯影響，但隨著造孔劑NH4HCO3含量的增加，其孔隙率增大。隨著造孔劑NH4HCO3粒徑的增大，合金孔徑明顯變大，孔隙率變化不明顯。
　　隨著燒結(jié)溫度的升高，多孔 Ti-M o合金的抗壓強度、彈性模量和洛氏硬度均呈上升趨勢，而體積磨

4、損率呈減小趨勢。同時，抗彎強度先增強后減小，在1050℃時達到最大。隨著孔隙率的增加，多孔Ti-M o合金的抗彎強度、彈性模量和抗壓強度均逐漸減小，體積磨損率劇烈增加。隨著M o含量的增加，多孔Ti-M o合金的孔隙率隨之增加，其力學(xué)性能的變化趨勢與孔隙率增加的變化趨勢一致。隨著平均孔徑的增大，多孔Ti-M o合金的壓縮強度緩慢遞減，彈性模量先上升后下降，抗彎強度變化不大，體積磨損率減小。隨著燒結(jié)溫度的升高和孔隙率的降低，多孔Ti-M

5、o合金在Hank’s溶液中的耐蝕性逐漸增加，當(dāng)孔隙率從50.22％降至16.5%時，腐蝕電流密度減小了一個數(shù)量級。M o含量和孔徑對多孔Ti-M o合金的耐蝕性無明顯影響。
　　經(jīng)過3.75mol/L NaOH和0.2mol/L Ca(OH)2溶液水熱處理后的多孔 Ti-Mo合金，表面分別形成了Na2Ti6O13和CaTiO3。在SBF溶液中浸泡3天后開始出現(xiàn)CaP涂層的沉積，浸泡14天后，羥基磷灰石涂層能夠完整的覆蓋試樣的外表面