Al2O3-Ti基網(wǎng)狀復(fù)合生物材料的制備.pdf

1、Al2O3陶瓷是一種生物惰性材料，硬度高，熔點(diǎn)高，化學(xué)穩(wěn)定性好，具有比較高的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨損性能及化學(xué)穩(wěn)定性，但脆性較大。金屬鈦生物相容性好，與生物界面結(jié)合牢固，彈性模量與人骨接近，耐腐蝕性好，表面易形成氧化膜，塑性和延展性好，其缺點(diǎn)是耐磨性較差。本文研究了Al2O3/Ti網(wǎng)狀復(fù)合材料的制備及力學(xué)和生物性能，可望獲得強(qiáng)度和韌性高，耐磨性和化學(xué)穩(wěn)定性好，具有良好的生物相容性的復(fù)合材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 本文首先研究了鈦的

2、不同添加方式對(duì)網(wǎng)狀復(fù)合材料性能的影響，然后通過添加Fe和TiCN作為增韌補(bǔ)強(qiáng)相，以提高材料的韌性和強(qiáng)度。采用熱壓燒結(jié)工藝，制備了Al2O3/Ti、Al2O3/Ti-Fe和Al2O3/Ti-TiCN三種體系的網(wǎng)狀復(fù)合材料，并檢測了復(fù)合材料的主要力學(xué)性能以及材料的細(xì)胞毒性。
　　 試驗(yàn)結(jié)果表明，Al2O3/20vol％Ti復(fù)合材料中Ti呈連續(xù)的網(wǎng)狀分布。采用Ti為原料時(shí)，Al2O3/20vol％Ti網(wǎng)狀復(fù)合材料力學(xué)性能更優(yōu)，抗彎強(qiáng)度

3、達(dá)到182MPa，斷裂韌性達(dá)到4.1MPa.ml/2，彎曲彈性模量為62.9GPa，基本符合生物材料性能的要求。
　　 Al2O3/Ti-Fe復(fù)合材料中網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更加連續(xù)，F(xiàn)e和Ti的固溶相在Al2O3陶瓷基體中均勻分布，提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能。Fe含量達(dá)為2.5vol％時(shí)，復(fù)合材料相對(duì)密度達(dá)到99.8％，維氏硬度為14.5GPa。其抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別達(dá)到215MPa和5.6MPa.m1/2,相對(duì)于Al2O3/20vol％T

4、i分別提高了18％和37％。
　　 TiCN含量為5％時(shí)，Al2O3Ti-TiCN復(fù)合材料的維氏硬度為15.9GPa，相對(duì)密度為99.0％，彎曲彈性模量為47.4GPa。其抗彎強(qiáng)度達(dá)到190MPa，相對(duì)于Al2O3/20vol％Ti復(fù)合材料提高了4.8％，斷裂韌性達(dá)到3.8MPa.m1/2，相對(duì)于Al2O3/20vol％Ti復(fù)合材料下降了7.3％。
　　 細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)表明，各組復(fù)合材料在細(xì)胞培養(yǎng)液中1天，3天，7天的L9