本文關鍵詞：醫(yī)用多孔NiTi形狀記憶合金的制備及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：多孔NiTi形狀記憶合金因具有獨特的形狀記憶效應及超彈性、良好的生物相容性和能通過孔結構參數(shù)調整達到要求的生物力學性能在硬組織替代材料和外科植入材料方面具有廣闊的應用前景。 傳統(tǒng)的粉末冶金方法存在產(chǎn)品孔結構控制困難的問題,同時,多孔NiTi合金在植入體內會因大量Ni2+析出存在致癌的威脅。本文以NH4HCO3作為造孔劑,利用元素粉末混合燒結法制備多孔NiTi形狀記憶合金,通過分析燒結工藝參數(shù)對多孔NiTi合金的物相組成、孔結構及壓縮性能的影響規(guī)律與機制,確定了合適的制備工藝,并對該工藝下制備的燒結試樣的形狀記憶效應進行研究；為提高多孔NiTi合金的生物相容性,對試樣進行了低溫去合金化表面處理。研究結果如下： (1)制備多孔NiTi形狀記憶合金的最優(yōu)工藝參數(shù)為：造孔劑添加量50vol.%,壓制壓力250MPa,燒結溫度1000℃,保溫時間6h,500℃熱處理1h。制備的多孔NiTi形狀記憶合金試樣孔結構均勻、形狀規(guī)則,平均孔徑為317μm,孔隙率為56.3%,符合骨植入材料的孔結構要求；相組成主要為B2(NiTi)相、B19'(NiTi)相、Ti2Ni相和TiNi3相,其中B2相為主相；壓縮強度為61.38MPa,彈性模量為3.97GPa,與人體骨骼壓縮性能的表現(xiàn)相近,具備良好的力學相容性。 (2)隨著壓制壓力的增加,多孔NiTi形狀記憶合金的孔隙率、平均孔隙尺寸都減小,而壓縮強度和彈性模量則逐漸增加。在一定的溫度范圍內,隨燒結溫度升高,多孔NiTi形狀記憶合金的平均孔隙尺寸和孔隙率先增大后減小,孔結構趨于均勻,孔壁逐漸光滑,壓縮強度和彈性模量均增加；隨保溫時間的延長,試樣液化現(xiàn)象明顯,孔隙平均尺寸逐漸減小,壓縮強度和彈性模量增加,保溫時間超過6h,多孔NiTi形狀記憶合金的孔隙率會降低；隨著造孔劑添加量的增加,多孔NiTi合金的壓縮強度和彈性模量明顯降低。 (3)XRD結果表明,熱處理不能消除多孔NiTi合金中的Ti2N、TiNi3雜質相；DSC曲線表明,熱處理后,試樣中彌散的雜質相會使基體中Ni的含量降低,從而提高Ms,使相變溫度區(qū)間變寬：未進行熱處理試樣的相變溫度區(qū)間為328.3K～397.7K;熱處理后相變溫度區(qū)間為323.4K-402.5K。 (4)對多孔NiTi形狀記憶合金的形狀記憶效應測試表明,試樣在預應變達到3%左右發(fā)生了永久變形,而預應變?yōu)?%的試樣形狀恢復率為97.6%,對應的最大形狀恢復力為17.2MPa。 (5)50℃低溫去合金化處理能有效去除多孔NiTi形狀記憶合金表面的鎳元素,在去鎳層原位生成TiO,使合金表面逐漸形成網(wǎng)狀結構,XRD分析及能譜分析表明,去合金化11h能在試樣表面形成深度為445.3μm的無鎳層。
【關鍵詞】：粉末冶金 多孔NiTi合金 孔結構 基體組織 力學性能 去合金化
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TG139.6
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 骨修復材料概述12-16
• 1.1.1 天然骨材料13-14
• 1.1.2 生物醫(yī)用高分子材料14
• 1.1.3 生物醫(yī)用陶瓷材料14-15
• 1.1.4 生物醫(yī)用金屬材料15-16
• 1.2 多孔NiTi形狀記憶合金的研究現(xiàn)狀16-24
• 1.2.1 多孔Ni-Ti形狀記憶合金的制備方法17-20
• 1.2.2 多孔NiTi形狀記憶合金的性能20-24
• 1.3 多孔NiTi形狀記憶合金研究中存在的問題24-25
• 1.4 論文研究的內容及其意義25-26
• 第2章 實驗26-38
• 2.1 研究方案26-27
• 2.2 材料及設備27-28
• 2.2.1 實驗材料27-28
• 2.2.2 設備及儀器28
• 2.3 工藝參數(shù)的確定28-33
• 2.3.1 混粉參數(shù)的確定28-29
• 2.3.2 壓制壓力的初步確定29-30
• 2.3.3 燒結溫度及保溫時間的初步確定30-32
• 2.3.4 熱處理條件的初步確定32
• 2.3.5 去合金化處理參數(shù)的初步確定32-33
• 2.4 表征33-37
• 2.4.1 孔結構33-34
• 2.4.2 組織及成分34
• 2.4.3 力學性能34-36
• 2.4.4 形狀記憶效應36-37
• 2.5 本章小結37-38
• 第3章 材料制備結果與分析38-54
• 3.1 壓制壓力的影響38-42
• 3.1.1 壓制壓力對孔結構的影響38-39
• 3.1.2 壓制壓力對物相的影響39-41
• 3.1.3 壓制壓力對力學性能的影響41-42
• 3.2 燒結溫度的影響42-46
• 3.2.1 燒結溫度對孔結構的影響42-44
• 3.2.2 燒結溫度對物相的影響44
• 3.2.3 燒結溫度對力學性能的影響44-46
• 3.3 保溫時間的影響46-49
• 3.3.1 保溫時間對孔結構的影響46-48
• 3.3.2 保溫時間對物相的影響48
• 3.3.3 保溫時間對力學性能的影響48-49
• 3.4 NH_4HCO_3添加量的影響49-52
• 3.4.1 NH_4HCO_3添加量對孔結構的影響49-51
• 3.4.2 NH_4HCO_3添加量對力學性能的影響51-52
• 3.5 本章小結52-54
• 第4章 形狀記憶效應分析54-57
• 4.1 熱處理對多孔NiTi合金相變溫度的影響54-55
• 4.2 不同預應變下的形狀記憶效應55-56
• 4.3 本章小結56-57
• 第5章 表面低溫去合金化處理結果與分析57-65
• 5.1 引言57-58
• 5.2 結果與分析58-64
• 5.2.1 低溫去合金化處理后試樣的表面形貌58-59
• 5.2.2 低溫去合金化處理后試樣的表面成分59-62
• 5.2.3 低溫去合金化去鎳層的深度分析62-64
• 5.3 本章小結64-65
• 第6章 結論與展望65-67
• 6.1 結論65-66
• 6.2 展望66-67
• 致謝67-68
• 參考文獻68-73
• 附錄A 攻讀碩士學位期間發(fā)表論文及申請專利73

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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  本文關鍵詞：醫(yī)用多孔NiTi形狀記憶合金的制備及性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：386016