论文部分内容阅读
本文使用占位填料法和凝胶铸造法制备多孔钛,通过调整孔隙率使多孔钛力学性能与骨组织力学性能匹配,以减轻钛植入体材料与骨组织的应力屏蔽。使用占位填料法制备多孔钛,选取两种钛粉(10～40μm、5～20μm),造孔剂为碳酸氢铵(100～400μm),在10-3Pa真空中进行烧结。考查烧结温度、保温时间、升温时间、钛粉含量对多孔钛微结构(孔隙率、开孔率)与力学性能(最大抗压强度、杨氏模量)的影响。烧结温度选为1000℃、1100℃、1200℃、1300℃；保温时间选为1h、1.5h、2h、3h；升温时间选为4.5h、5h、5.5h、6h；钛粉含量选为45%、50%、55%、60%、65%。结果表明：在烧结温度1200℃、保温时间2h、升温时间4.5h、钛粉含量50%、钛粉粒径范围10-40μm的条件下,多孔钛的微结构和力学性能最佳,孔隙率为63.5%,开孔率为64.9%,最大抗压强度为150.7MPa,弹性模量为2.91GPa,宏孔与微孔的孔径范围分别为100-400μm与10～40μm。烧结温度、保温时间对多孔钛的微结构和力学性能影响较大,烧结温度为主要因素,保温时间为次要因素,升温时间影响较小。钛粉含量对多孔钛的微结构和力学性能影响明显。在此基础上,加入氢化钛(100-400μm),以研究氢化钛对多孔钛微结构和力学性能的影响,氢化钛加入量选为5%,7.5%,10%,12.5%,15%,20%。结果表明：氢化钛加入量为10%(钛粉与氢化钛质量比为4：1)时,多孔钛的微结构和力学性能最佳,孔隙率为69.5%,开孔率为70.2%,最大抗压强度为180.6MPa,弹性模量为3.12GPa,宏孔与微孔的孔径范围分别为100～500μm与10～50μm。氢化钛加入量小于10%,有助于提高多孔钛的微结构、力学性能与孔径范围。使用凝胶铸造法制备多孔钛,无水氯化锂为4g、甲壳素为0.56g、N-N,二甲基乙酰胺为100m1时,制备的浆料最佳,此时制备的多孔钛,孔隙率为56.4%,开孔率为69.7%,最大抗压强度为204.5MPa,弹性模量为3.16GPa,宏孔与微孔的孔径范围分别为100～200μm与10-20gm。凝胶铸造法和占位填料法相比,前者制备的多孔钛,强度和模量较大,但孔隙率和宏孔尺寸较小；后者制备的多孔钛,孔隙率和宏孔尺寸较大,但强度和模量较小。因此,可根据实验需求选取具体的实验方法。