多孔TiNb合金的腐蝕及其對(duì)力學(xué)性能的影響.pdf

1、開孔結(jié)構(gòu)的多孔鈦合金具有良好的力學(xué)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(huì)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(duì)多孔合金的腐蝕特性及腐蝕對(duì)其力學(xué)性能的影響進(jìn)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(duì)該多孔合金的顯微組織及其孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,并對(duì)該合金的壓縮、彎曲性能進(jìn)行了研究。同時(shí)采用電化學(xué)方法評(píng)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(duì)該合金耐腐蝕性能的影響,并對(duì)浸泡在這兩種人體模擬液中500小時(shí)后樣品的力學(xué)性能進(jìn)行了測試。最后探討了采用化學(xué)方法對(duì)多孔合金進(jìn)行表面活化處理時(shí),堿處理和熱處理對(duì)該多孔材料力學(xué)性能的影響。
　　研究結(jié)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(yīng)的平均孔徑分別為191μm,208μm和222μm;孔結(jié)構(gòu)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(qiáng)度減小。孔隙率為52%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(tái)應(yīng)力以及抗彎強(qiáng)度分別達(dá)到了29.4MPa和44.7MPa,力學(xué)性能能夠滿足人體多孔骨的移植要求。電化學(xué)測試結(jié)果表明,多孔Ti35Nb合金具有良好的耐腐蝕性能,孔隙率對(duì)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(hù)電位值依次降低。在0.5M乳酸Hank’s溶液中浸泡了500小時(shí)后,多孔Ti35Nb合金平臺(tái)應(yīng)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(qiáng)度,其原因在于NaOH溶液對(duì)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(dāng),從而引起多孔材料宏觀強(qiáng)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(tái)應(yīng)力沒有明顯下降,因此這種方法是一種新穎