多孔钛的制备及力学性能研究

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1、万方数据AThesisinMaterialSciencePreparationandMechanicalpropertiesofPorousTitaniumByLiuJieSupervisor：ProfessorTangHuipingNortheasternUniversityJune2012万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。．论文中取得’的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的仍何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢二6二思。学位论文作者签名：

2、匆)盘IZli掴u搠：．仲J．石．％l’学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年彳一年半口两年口学位论文作者签名：主、1水I，／。、．I签字日期：驴乃。‘．以导师签名：弋为絮前签字日期：龇≥．1；，髟万方数据东北大学硕士学位论文摘要多孑L钛的制备及力学性能研究摘要钛及钛合金具有良好的生物相容性、力学性能和耐腐蚀性，使其在生物植入

3、材料中得到广泛的应用；由于孔隙的引入，有效降低了多孔钛的弹性模量，避免了出现“应力屏蔽"的现象，而且其独特的多孔结构有利于骨组织的长入，成为近年来研究的热点。为满足生物植入材料的要求，本文在传统粉末冶金方法的基础上采用造粒．松装烧结法制备多孔钛植入体。造粒．松装烧结法具有操作简单，成本低等优点，并且制备出的多孔钛具有双峰孔结构。本文详细研究了造粒．松装烧结法的工艺方法及参数(粘结剂的选择，粘结剂浓度及固液比，烧结温度等)，制备出了具有双峰孔结构的多孔钛，表征了其物理性能、孔隙特征以及力学性能，并研究了烧结温度对多孔钛的孔隙特征和力学性能的影响，分析了多孔钛化学成分及孔径分布。首先对粘结剂的

4、选择、粘结剂浓度及固液比对造粒过程的影响进行了研究。结果表明，粘结剂选用聚乙烯醇，当浓度为2wt％，固液比为10：1时，制备的钛团粒较均匀，强度适中，满足后续烧结的要求。随后研究了烧结温度和团粒粒度对多孔钛表面形貌、孔隙率和力学性能的影响进行了研究。结果表明，烧结温度对多孔钛的物理性能及表面形貌有着十分显著的影响，采用松装烧结的方式时，多孔钛的孔隙度随着烧结温度的逐渐升高，呈线性下降，烧结颈变粗，微孔形状逐渐呈圆形，多孔钛的压缩强度及弹性模量上升。研究中还发现随着团粒粒度的增大，多孔钛的压缩强度明显上升；当烧结温度为1150。C时，该法制备出了同时包含100--4009m的大孔孔径及十几岬

5、的微孔；不同团粒制备出的多孔钛孔隙度分别为66％、64％、62％，压缩强度分别为18MPa、39MPa、43MPa，能够满足人体松质骨的要求。另外，造粒．松装烧结法制备的多孔钛C、0及N含量满足IS05832．2(TiGrade4)对生物植入材料的化学成分的要求。本文受到国家“973"计划“烧结金属复合材料基础研究”(2010CB735807)资助，依托西北有色金属研究院的金属多孔材料国家重点实验室完成。关键词：多孔钛；制备方法；孔隙特征；压缩强度；弹性模量万方数据东北大学硕士学位论文摘要万方数据PreparationandMechanicalpropertiesofPorousTitan

6、iumAbstractTitaniumisamainmetalmaterialappliedtotheclinicduetoitsgoodbiocompatibility，mechanicalpropertyandcorrosionresistance．PorousstructureoftheporousTireducesthemechanicalproperties，thenmayminimizeoreliminatethestress-shieldingproblem．Theporousstructureallowsimprovedmechanicalinterlockingbetwe

7、entheimplantbiomaterialandthesurroundingnaturalbone．Inrecentyears，researchesonporousTihavegainedmuchattention．Tomeettherequirementsoftheimplantbiomaterial，porousTiwasproducedbyGranulating-LoosePackSinteringMethod