本文關(guān)鍵詞：選擇性激光熔化成形TC4材料生物應(yīng)用性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鈦及其合金材料被廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué),作為植入材料在人體骨骼、組織、器官等治療方面發(fā)揮著很大的作用,是一種具有高技術(shù)含量和高價值的新型醫(yī)用載體材料。鈦及其合金具有優(yōu)良的力學(xué)相容性與生物相容性。然而,鈦合金在長期的臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用中卻發(fā)現(xiàn),該材料在受體中會出現(xiàn)“應(yīng)力屏蔽”現(xiàn)象,這主要是由于材料本身的力學(xué)特性而引起的,鈦及其合金具有較低的彈性模量,然而卻高于生物體的組織。針對這一問題,往往通過成連通孔結(jié)構(gòu)來改善,但目前傳統(tǒng)加工方法在成形件形狀與成形質(zhì)量方面很難滿足實際臨床植入體的要求。選擇性激光熔化技術(shù)(SLM)是快速成型技術(shù)的最新發(fā)展形式之一,可以直接成形金屬粉末,成形過程不受零件外形限制。因此,本文引入選擇性激光熔化技術(shù)成形鈦合金立方孔結(jié)構(gòu)制件,驗證其成形復(fù)雜孔制件可行性,同時分析孔制件的機械性能及生物應(yīng)用性。具體內(nèi)容如下:1)選擇性激光熔化技術(shù)成形TC4材料制件表面粗糙度研究。鈦及其合金作為植入物植入受體中,其表面會直接與受體的組織相互作用,植入物表面屬性會直接決定受體細(xì)胞在其表面上黏附、增殖和分化,并且最終決定細(xì)胞的生長質(zhì)量以及植入是否成功。本文分別采用不同工藝參數(shù)及成形角度成形SLM制件,分析不同成形條件對制件表面粗糙度的影響,同時分析了成形制件表面形貌、微觀組織及粗糙度在生物臨床中應(yīng)用性表現(xiàn),成形件表面在植入受體后期對組織細(xì)胞存活性影響;2)選擇性激光熔化技術(shù)成形多孔復(fù)雜件可行性研究。本文以立方孔結(jié)構(gòu)單元為基礎(chǔ),成形支架寬度為200μm、300μm、400μm、500μm及600μm立方孔結(jié)構(gòu)樣品,驗證選擇性激光熔化技術(shù)成形小尺寸、復(fù)雜多孔件的可行性,分析成形件的成形效果及成形質(zhì)量,針對產(chǎn)生的粘粉、裂紋等缺陷進(jìn)行分析,提出合理的解決方法;3)選擇性激光熔化技術(shù)成形孔結(jié)構(gòu)件機械性能分析。通過靜態(tài)壓縮實驗分析了立方單元孔制件的力學(xué)性能,結(jié)果表明隨著立方孔結(jié)構(gòu)支架寬度增加,樣品的彈性模量以及強度極限相應(yīng)的增加;孔的存在可以明顯降低TC4制件的彈性模量,改善TC4材料制件在臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用上出現(xiàn)的“應(yīng)力屏蔽”現(xiàn)象,提高生物力學(xué)相容性。最后,對實驗制件進(jìn)行力學(xué)性能模擬,與實驗結(jié)果對比,證明可以通過有限元方法預(yù)測陣列型孔制件機械性能。
【關(guān)鍵詞】：選擇性激光熔化技術(shù) TC4 生物應(yīng)用性 粗糙度 彈性模量
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R318.08
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題研究背景8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 選擇性激光熔化設(shè)備研究9-10
• 1.2.2 選擇性激光熔化粉末研究10-12
• 1.3 選擇性激光熔化技術(shù)未來發(fā)展趨勢12-14
• 1.4 課題研究內(nèi)容與意義14-15
• 2 選擇性激光熔化技術(shù)15-26
• 2.1 選擇性激光熔化技術(shù)基本原理15-16
• 2.2 選擇性激光熔化技術(shù)成形設(shè)備16-21
• 2.2.1 硬件控制系統(tǒng)16-17
• 2.2.2 軟件控制系統(tǒng)17-21
• 2.3 選擇性激光熔化技術(shù)工藝分析21-25
• 2.3.1 工藝參數(shù)的選擇與優(yōu)化21-22
• 2.3.2 選擇性激光熔化技術(shù)成形件機械性能22
• 2.3.3 選擇性激光熔化過程數(shù)值模擬22-24
• 2.3.4 選擇性激光熔化技術(shù)關(guān)鍵瓶頸問題24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 3 鈦及其合金材料生物應(yīng)用性分析26-30
• 3.1 生物工程用金屬植入材料基本要求26-27
• 3.2 鈦及其合金生物應(yīng)用特點27-28
• 3.3 本章小結(jié)28-30
• 4 SLM成形TC4 制件表面粗糙度生物應(yīng)用分析30-39
• 4.1 引言30-31
• 4.2 植入物表面性質(zhì)對細(xì)胞生長影響研究31-32
• 4.3 SLM成形TC4 制件表面粗糙度實驗32-34
• 4.4 結(jié)果與討論34-38
• 4.4.1 能量密度對水平面表面粗糙度的影響34-35
• 4.4.2 成形角度對表面粗糙度影響35-38
• 4.5 本章小結(jié)38-39
• 5 SLM成形TC4 制件立方晶格結(jié)構(gòu)生物應(yīng)用性分析39-50
• 5.1 引言39
• 5.2 低彈性模量鈦合金研究39-41
• 5.3 SLM 成形 TC4 立方晶格結(jié)構(gòu)實驗41-44
• 5.4 結(jié)果與討論44-47
• 5.5 立方晶格結(jié)構(gòu)有限元模擬47-49
• 5.6 本章小結(jié)49-50
• 6 結(jié)論與展望50-52
• 6.1 結(jié)論50-51
• 6.2 展望51-52
• 致謝52-53
• 參考文獻(xiàn)53-57
• 附錄57

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