医用钛钼合金及其多孔材料的粉末冶金制备工艺与组织性能研究

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1、医用钛钼合金及其多孔材料的粉末冶金制备工艺与组织性能研究摘要钛合金因其良好的生物相容性和机械性能，作为生物医用材料有着广阔的应用前景，开发新一代医用高强度、低弹性模量钛合金成为生物材料领域研究的一个热点。本论文用粉末冶金法，制备了Ti84M016二元合金及其多孔材料，系统研究了Ti84M016二元合金的制备工艺对该合金的显微组织和机械性能的影响，并对合金表面生物活性进行了评估。研究结果表明机械合金化球磨加粉末冶金工艺是制备Ti84Mol6二元合金较为理想的制备工艺，球磨时间和烧结温度对合金显微组织和机械性能产生重要影响，球磨时间在2．5小时，烧结温度在l1500C以上，可获

2、得具有较好力学性能的p相Ti84M016二元合金；利用粉末冶金的方法，通过加入碳酸氢铵介质可制备Ti84M016二元开孔多孔合金，该多孔合金孔隙率和孔径易于控制，孔洞分布均匀并相互连通，孔径在200．500微米之间，其强度和弹性模量可通过孔隙律来调节，而且在合金中加入纯Ti能显著改善合金的烧结性能，从而改善Ti84M016多孔材料的机械性能；在Ti84M016粉加入重量2％Si02超细粉，制备Si02颗粒增强Ti84M016基复合材料，可显著的提高合金的强度，其屈服强度可以提高25％左右，而断裂强度也可以提高15％左右，而合金的弹性模量并没有明显的增加；Ti84M016合金

3、在经过碱处理和6000C热处理后，浸泡在人体模拟液中两周后，在合金表面积可生成羟基磷灰石涂层，四周后改涂层完全覆盖了合金表面，而且涂层致密，附着力好，表明经过碱处理和6000C热处理后，该合金表面表现出良好的生物活性。因此，Ti84M016作为生物移植材料，具有较强的应用潜力。关键词：生物材料、13型生物医用钛合金、生物活性、多孔合金。PowderMetallurgyProcessing，MicrostructureandPropertiesofTiMoAlloyandItsPorousMaterialABSTRACTTitaniumandTitaniumalloysare

4、widelyusedinbiomedicaldevicesandcomponents，becauseoftheirdesirableproperties，suchasrelativelyhighstrengthandbiocompatibility．DevelopingnewgenerationTialloywithhighstrengthandlOWmodulusattractsintensiveresearchinterests．Inthepresentwork．solidTi84Mo16alloyandthealloyfoamwerefabricatedthoughp

5、owdermetallurgymethod．Thefabricationprocessesweresystematicallyoptimisedtoachievethebestperformance．Thesurfacemodificationwasalsoperformedtoimprovethebioactivityofthealloy．Theresultsshowedthatballmillingthealloypowderfor2hrto5hrandsubsequentlysinteringatabove1150oCiSrecommendedformaking13p

6、haseTi84Mol6alloyMetalfoamswerefabricatedthroughsinteringthemixtureofthealloypowderwiththe“spaceholder”．NH4C03particle．T11iSmethodsuitstomakinginterconnectedopeneellmetallicfoam．TheresultsshowedthatTiMoalloyfoamswithvariousporositiesweresuccessfullyfabricatedbyadjustingtheamountofspacehold

7、er．Theplateaustressandelasticmoduluscouldbechangedbyadjustingtheporosityandporesize．ToincreasetheductilityofTiMofoam,pureTipowderwasusedassinteringadhesiveagentandmixedwiththealloypowder．IntermofSi02addedTi84Mo16alloy,theyieldingstrengthofTiMoalloyincreased15％