本文關鍵詞：激光制備鈦合金微孔模板及組裝納米羥基磷灰石的研究

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【摘要】：鈦合金基體與羥基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2,HA)涂層間界面結合強度不高及熱膨脹系數(shù)不匹配,易導致HA生物涂層剝落及開裂,限制了其在醫(yī)學上的應用。因此,解決涂層易剝落及開裂的問題十分重要。本文采用激光打孔制備鈦合金模板,利用電泳沉積及微波合成技術對模板進行組裝納米HA及HA/Al2O3生物材料,成功將生物材料種植入激光微孔化鈦合金模板上。通過三維掃描儀、掃描電子顯微鏡(SEM)研究了三種不同波長的激光與Ti6Al4V相互作用規(guī)律;通過SEM、X射線衍射儀(XRD)系統(tǒng)研究了納米HA及HA/Al電泳沉積規(guī)律,微波合成溫度、保溫時間及Al含量對晶粒尺寸影響;通過模擬體液(SBF)浸泡實驗,研究了激光微孔化鈦合金模板組裝生物材料后的生物性能。實驗結果表明:激光波長減小,激光與鈦合金的損傷閾值能量密度降低,波長1064 nm、532 nm、532nm激光與鈦合金的損傷閾值能量密度依次為2.12 J/cm2、1.09J/cm2、0.53 J/cm2;激光平均功率的增加,微孔直徑增大,深度加深;激光作用時間延長,微孔直徑變化不大,而深度明顯增加;懸浮液中Al粉體含量的增加,沉積速率提高;沉積時間增加,涂層厚度線性增加,沉積速率有所降低;微波合成溫度升高,HA/Al2O3的晶粒尺寸增長;保溫時間延長,HA/Al2O3的晶粒尺寸增長,優(yōu)化的微波合成參數(shù)為950°C保溫45 min;懸浮液中Al含量增加,能有效避免較厚的涂層上網(wǎng)狀裂紋的出現(xiàn),微波合成后HA/Al2O3致密化程度提高,晶粒尺寸小;HA/Al(7.5 g/L)的懸浮液進行沉積后微波合成,獲得無開裂無剝落的涂層;微孔化模板組裝不同Al含量的HA/Al涂層在SBF浸泡14天后都能夠誘導生長類骨磷灰石,具有生物活性。
【關鍵詞】：激光微孔化 電泳沉積 微波合成 Ti6Al4V 羥基磷灰石
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 研究背景8
• 1.2 改善鈦合金表面生物相容性的方法8-10
• 1.3 激光制備微孔模板技術現(xiàn)狀10-11
• 1.4 生物涂層致密化技術現(xiàn)狀11-13
• 1.5 研究內容及意義13
• 1.6 技術路線及創(chuàng)新點13-15
• 2 實驗材料與方法15-21
• 2.1 試驗材料15-16
• 2.2 激光制備微孔模板的設備及方法16-17
• 2.3 微孔模板組裝納米HA(HA/Al)的設備及方法17-18
• 2.4 組裝納米HA(HA/Al)的微波合成方法18
• 2.5 組織結構及性能測試方法18-21
• 3 激光制備鈦合金微孔模板的研究21-37
• 3.1 光纖激光器微孔化工藝研究21-27
• 3.2 綠光激光器微孔化工藝研究27-30
• 3.3 紫外激光器微孔化工藝研究30-33
• 3.4 不同波長激光器打孔的機理對比及分析33-35
• 3.5 激光微孔模板制備工藝的選定35-36
• 3.6 本章小結36-37
• 4 鈦合金微孔模板組裝HA(HA/Al)的研究37-45
• 4.1 微孔化模板沉積后的形貌37-38
• 4.2 納米Al含量對電泳沉積規(guī)律影響的研究38-41
• 4.3 沉積時間對電泳沉積規(guī)律影響的研究41-43
• 4.4 本章小結43-45
• 5 組裝納米HA(HA/Al)模板的微波合成行為研究45-53
• 5.1 合成溫度對組裝材料組織和結構的影響45-47
• 5.2 保溫時間對組裝材料組織的影響47-48
• 5.3 納米Al含量對組裝材料組織的影響48-51
• 5.4 界面結合狀態(tài)分析51-52
• 5.5 本章小結52-53
• 6 生物性能測試和分析53-58
• 6.1 SBF浸泡試驗結果53-57
• 6.2 本章小結57-58
• 7 全文總結58-60
• 致謝60-61
• 參考文獻61-67
• 附錄 攻讀學位期間發(fā)表論文67

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