高強、低模量Ti合金齒科材料的研究.pdf

1、鈦合金由于其優(yōu)秀的力學(xué)性能、耐蝕性能和生物相容性能而被認(rèn)為是現(xiàn)在最好的用于生物醫(yī)用的金屬材料。為了開發(fā)出低彈性模量、較高強度、耐腐蝕、生物相容性良好的新型生物醫(yī)用鈦合金,本實驗選擇生物相容性良好的β相穩(wěn)定元素Fe和Mo作為合金元素,采用粉末冶金方法制備了Ti基多孔材料。通過光學(xué)顯微組織觀察、X射線衍射物相分析(XRD)、掃描電子顯微組織分析(SEM)、能譜分析(EDS)、室溫壓縮性能試驗、拉伸性能試驗、宏觀及顯微硬度測試分析研究了Ti-

2、xFe、多孔Ti-xFe、多孔Ti-10Mo-xFe合金的顯微組織、相組成、力學(xué)性能、耐蝕性和生物相容性。
　　 實驗結(jié)果表明:隨著Fe加入含量的增大,Ti-xFe系合金硬度增大,Fe元素對Ti起到了強化作用；其中Ti-3Fe合金在1100℃燒結(jié)后,合金的壓縮強度最高為2078MPa、彈性模量為11.2GPa、維氏硬度為396MPa,拉伸強度為380MPa。在添加了合金元素Mo之后,合金的宏觀硬度并沒有顯著的提高,但富Mo區(qū)的顯

3、微硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Ti(Fe)固溶體的顯微硬度,高達(dá)994MPa。
　　 加入NH4HCO3造孔劑的Ti-xFe系多孔合金和Ti-10Mo-xFe多孔合金氣孔率為23％,出現(xiàn)了連通的大孔。Ti-xFe系多孔合金和Ti-10Mo-xFe多孔合金的壓縮強度范圍分別為1141～1577 MPa和1092～1672 MPa。多孔Ti-3Fe合金和多孔Ti-10Mo-2Fe合金的壓縮強度分別為1577 MPa和1672 MPa,彈性模量為8.

4、2 GPa和9.4 GPa,其強度足以承受作為硬組織替代植入材料在人體內(nèi)所需的載荷,彈性模量與人牙骨質(zhì)的彈性模量2.398～20GPa十分接近。
　　 在加入了Fe、Mo元素以后,與純Ti相比,材料的抗腐蝕性有輕微的下降,但在一定時間后都能達(dá)到穩(wěn)定,與其它材料相比抗腐蝕性能優(yōu)異。純Ti、Ti.3Fe和Ti-10Mo-3Fe,試樣在模擬體液中浸泡336小時后,都形成了一層致密的氧化膜,可以防止材料繼續(xù)被腐蝕,起到了保護(hù)作用。