基于SLM的Ti-6Al-4V人工骨支架的结构设计

设计了6种Ti-6Al-4V人工骨支架,利用SLM(选择性激光熔化)进行制备。采用万能材料实验机结合高速摄像机分析支架的压缩过程,并利用Ansys进行分析。结果表明：支架的立柱直径对支架的力学性能参数影响较大,横梁直径对其影响较小;在相同高度下,支架横梁直径增大、层数增多或立柱直径增大,均使结构长径比减小,使结构稳固且支架承载能力提高;支架的力学性能应与周围骨组织相匹配,经过分析,3种结构的支架力学性能参数与人体股骨相近,故可作为股骨的人工骨支架。     

基于SLM制备的Ti-6Al-4V人工骨支架的结构设计与力学性能分析

设计了6种Ti-6Al-4V人工骨支架,利用SLM(选择性激光熔化)进行制备。采用万能材料试验机结合高速摄像机分析支架的压缩过程,并利用Ansys软件进行应力分析。结果表明:支架的立柱直径对支架的力学性能影响较大,横梁直径对其影响较小;在相同高度下,支架横梁直径增大、层数增多或立柱直径增大,均使结构长/径比减小,使结构稳固且支架承载能力提高;支架的力学性能应与周围骨组织相匹配,经过分析,有3种结构的支架力学性能与人体股骨相近,故可作为股骨的人工骨支架。     

多孔ZrO2/HA医用钛合金微弧氧化复合陶瓷膜层生物力学性能研究

为了获得具有生物力学性能的陶瓷膜层材料并满足临床医学上的需要。以Ti6Al4V钛合金为基体材料,通过微弧氧化工艺方法在电解液中制备氧化锆和羟基磷灰石复合陶瓷膜层材料。利用能谱分析仪和扫描电镜分析膜层结构特点。建立并改进了多孔性膜层力学性能数学模型,利用理论计算与实验测试相结合的方法对膜层相关生物力学性能进行了研究。实验结果表明,氧化锆/羟基磷灰石医用钛合金复合陶瓷能够取得比单一的羟基磷灰石陶瓷膜层更好的生物力学性能。生物陶瓷力学性能与孔隙率及生成的新相有关,通过实验与理论模型相结合的方法能够更好的对生物陶瓷膜层力学性能进行研究,所建立数学模型科学合理,具有一定理论意义。     

Y2O3对激光涂覆生物陶瓷涂层的影响

在钛合金表面除预置ＣａＨＰＯ４．２Ｈ２Ｏ,ＣａＣＯ３粉末外,还加入稀土氧化物Ｙ２Ｏ３,经激光处理后,实现了合成与涂覆同步制备含ＨＡ活性生物陶瓷涂层的复合材料。试验结果表明,Ｙ２Ｏ３的加入对ＨＡ的合成及其结构稳定性,生物陶瓷涂层组织细化以及力学性能均有促进和改善。     

液压支架立柱用冷拔管性能研究与应用

为有效提高液压支架立柱缸筒的加工效率和材料利用率,对液压支架立柱用27SiMn高精度冷拔调质管进行力学性能及内孔加工余量试验.结果表明,采用高精度冷拔钢管生产制造液压支架立柱缸筒能满足液压支架的使用要求,具有广阔应用前景.     

钛合金变形Gyroid单元梯度多孔结构设计与分析

研究一种具有径向和轴向孔径梯度的变形Gyroid单元多孔结构参数化设计方法,采用激光选区熔化成形(selective laser melting, SLM)技术,制备出孔隙率为60%和75%的钛合金变形Gyroid单元梯度多孔结构样件。使用有限元法(finiteelementmethod,FEM)对4组梯度多孔支架模型及2组均质模型进行静力学仿真分析,对制备的钛合金梯度多孔样件进行力学性能测试,并与已测试过的均质样件进行力学性能对比分析。有限元计算结果与力学性能试验结果共同表明：变形Gyroid单元多孔结构力学性能随孔隙率的升高而降低,孔隙率相同时,径向梯度多孔支架力学性能优于均质多孔支架,更适用于皮质骨的骨缺损修复,轴向梯度多孔支架力学性能相比均质多孔支架有所减弱,更适用于松质骨。     

微弧氧化法制备氧化钛基多孔复合生物陶瓷涂层

采用新颖的微弧氧化法(Microarc oxidation,MAO)在钛合金表面制备氧化钛基含钙磷的多孔复合生物陶瓷涂层.用扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDAX)和X射线衍射(XRD)表征涂层的微观形貌、元素与相组成.采用纳米压痕仪(Nano Indenter)测试涂层的力学性能,并通过在模拟体液(Simulated body fluid,SBF)中培养对陶瓷涂层的生物活性进行了初步研究.结果表明,微弧氧化时间、电解液配比与电参数是影响涂层结构与Ca/P比值的关键工艺参数.涂层主要由锐钛矿和金红石相TiO2及钙磷化合物组成.涂层内层为致密的氧化钛层,并与钛合金基底成微冶金结合.涂层外层主要为含钙磷的化合物层,且涂层表面呈多微孔结构,有利于骨组织的长入并改善骨与植入体的结合.涂层的硬度为5.9GPa,弹性模量为102.5GPa.优化工艺参数下(氧化时间5min,占空比8%)制备的涂层,在模拟体液中培养8周有明显的羟基磷灰石沉积.羟基磷灰石在微孔内或孔边缘位置首先形核并长大,并逐渐向周边扩展生成羟基磷灰石层,体现了多孔含钙磷生物陶瓷涂层良好的诱骨生长特性.     

3D打印Ti6Al4V钛合金支架的力学性能及生物相容性

以3D打印技术制备的多孔Ti6Al4V钛合金支架为研究对象,研究其显微结构特征与力学性能的关系,利用骨髓间充质干细胞研究多孔钛合金支架的生物相容性,以及在家兔全层骨缺损模型中研究支架周围骨质的生长情况。结果表明:3D打印的多孔Ti6Al4V钛合金支架的力学性能受其多孔特性的影响,具有较适合人体需求的初始强度;同时材料具有良好的细胞生物相容性;且多孔支架中的立体网格结构为细胞提供了生长空间,增加了骨髓间充质干细胞的增殖能力,促进了钛合金支架微孔中骨组织长入的速度。     

钛合金植入体表面微纳结构构建及其生物活性（英文）

医用植入物的表面改性是改善细胞行为、提高植入体骨整合的一种有效方法。通过激光加工及多重酸蚀在钛合金表面制备出微纳复合结构。采用SEM对钛合表面形貌进行表征。通过对不同表面形貌的植入体进行体外细胞培养,观察羟基磷灰石的形成、细胞形态及细胞粘附,分析不同表面形貌的生物活性。结果表明:微米结构表面能够促进成骨细胞粘附与铺展;与微米结构表面相比,微纳复合结构表面更有利于细胞粘附与伸展。微纳复合结构能够提高钛合金植入体的生物活性及骨整合能力。     

医用钛合金在体内的抗蚀性能及其影响因素

医用钛合金的弹性模量与人体组织接近,且具有良好的生物相容性和抗蚀能力,在义齿、血管支架、人工机械心脏瓣环中应用广泛。本文综述了医用钛合金在体内的抗蚀性能及影响因素,总结了提高医用钛合金抗蚀性的方法,展望了对钛合金植入物的表面改性要求。     

钽涂层多孔钛合金支架的制备与表征

钽金属是一种理想的医用金属材料,能够与人体软/硬组织发生整合。利用化学气相沉积方法,在可控多孔结构的Ti6Al4V合金支架表面沉积涂覆钽金属涂层,使其同时具备理想的三维孔隙结构和力学相容性,以及钽金属优异的生物学性能。研究结果显示,多孔钛合金支架表面涂层前后色泽发生明显变化,涂层后支架呈现钽金属色泽。扫描电镜和XRD分析进一步证明了多孔钛合金支架表面沉积物为钽金属。与美国Zimmer公司生产的多孔钽小梁金属相比,钽涂层多孔钛合金支架具备与人体皮质骨更相似的弹性模量和抗压强度,是一种理想的骨修复替代物。     

多孔磷酸钙骨水泥与钛合金支架材料修复兔颅骨骨缺损的比较研究

通过采用结构可控的多孔磷酸钙骨水泥(calcium acid phosphate cement, CPC)和钛合金支架材料修复兔颅骨骨缺损,比较了两种修复材料骨环境下的成骨性能。结果显示,与多孔钛合金材料相比,多孔CPC材料表现出了更好的成骨活性。CPC材料的新生骨量、成骨速率均高于钛合金材料。而且骨吸收重建过程也早于钛合金材料。同时,三维贯通的孔隙结构有利于骨组织的长入,能够在一定程度上克服钛合金材料的应力屏蔽缺陷, 使植入体在早期获得良好的固位, 从而使界面骨性结合得以顺利进行。     

多孔钛骨组织工程支架设计及孔结构表征

针对目前骨组织工程支架微孔结构难以准确设计制备的问题,提出了一种基于点云的参数化建模+3D打印新方法。通过提取cube(C)、diamond(D)、gyroid(G)3种结构的型面函数点云数据,完成对不同孔结构特征的参数化建模。通过对模型有限元力学分析,对不同孔结构特征的多孔钛骨组织支架进行力学设计与订制。借助激光选区熔融(SLM)3D打印技术,完成对不同孔特征的骨组织支架快速成型。对多孔钛骨组织支架进行了相关材料学表征,包括孔结构表征与力学性能测试。结果表明:参数化模型的快速成型制造,能够有效地设计制备钛合金骨组织工程支架的孔结构特性,且可有效设计订制支架的力学性能,从仿生的角度实现多孔钛合金骨组织工程支架生物学功能的设计优化。     

Microstructure and properties of co-continuous (β-TCP+MgO)/Zn-Mg composite fabricated by suction exsorption for biomedical applications

The biomedical co-continuous (β-TCP+MgO)/Zn-Mg composite was fabricated by infiltrating Zn-Mg alloy into porous β-TCP+MgO using suction exsorption technique. The microstructure, mechanical properties and corrosion behaviors of the composite were evaluated by means of scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), mechanical testing, electrochemical and immersion test. It was found that the molten Zn-Mg alloy had infiltrated not only into the pores but also into the struts of the porous β-TCP+MgO scaffold to form a compact composite. The Zn-Mg alloy contacted to the β-TCP+MgO scaffold closely, and no reaction layer can be found between the alloy and the scaffold. The compressive strength of the composite was as high as 244 MPa, which was about 1000 times higher than that of the original porous β-TCP+MgO scaffold and 2/3 of the strength of the Zn-Mg bulk alloy. The electrochemical and immersion tests in simulated body fluid (SBF) solution indicated that the corrosion resistance of the composite was better than that of the Zn-Mg bulk alloy. The corrosion products on the composite surface were mainly Zn(OH)₂. Appropriate mechanical and corrosion properties indicated that the (β-TCP+MgO)/Zn-Mg composite fabricated by suction exsorption would be a very promising candidate for bone substitute.     

Influence of heat treatments on phase composite and mechanical properties of Ni_(47)Ti_(44)Nb_9 alloy

1　INTRODUCTIONNiTi basedshapememoryalloysarethemostimportantcommercialshapememorymaterials .InNi richNiTialloys ,some precipitatessuchasNi14 Ti11,Ni3Ti2 andNi3Ticanbeobservedduringaging[1,2 ] ,whichcanimprovethesuperelasticityofalloys[3] .Inmanycasesthealloyingorthermomechanicaltreatmentsareusedinordertochangethetempera turerangeofSMEmanifestation .TernaryadditionofniobiumtoNiTiwasreportedtosignificantlywidenthethermalhysteresisofthemartensitetransforma tion[4 ] .Asantypicalexample…     

Microstructure and Properties of ZA-27TiRE Alloy

The influence of RE and Tion ZA-27 casting alloy was studied. The results show that RE and Ti refinemicrostructure of the alloy and improve its mechanical properties and wear-resistance, which make it possibleto use ZA-27TiRE casting alloy in the field of artificial limb industry.     

钛硅共晶金属陶瓷的发展与展望

从钛硅二元相图及金属间化合物-Ti5si3的性能出发,分析钛硅共晶金属陶瓷优良的铸造性能、机械性能及存在的问题;报导国外对钛硅合金研究的最新成果以及该合金的应用前景。     

填充泡沫Ti/AlSiMg的SiC陶瓷钎焊接头的组织与性能

为丰富SiC陶瓷钎焊所用钎料的设计思路,提出了一种泡沫Ti/AlSiMg新型复合钎料,通过Ti元素的溶入提高钎料与SiC陶瓷之间的界面结合力,利用泡沫Ti与Al基钎料之间的界面反应获得原位增强的钎缝,从而提升接头力学性能. 采用钎焊温度700 ℃、保温时间60 min和焊接压力10 MPa进行SiC陶瓷真空钎焊,利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射、电子探针和万能试验机对接头组织、成分和性能进行分析,探索泡沫Ti/AlSiMg复合钎料在SiC陶瓷钎焊中的可用性. 结果表明,填充泡沫Ti/AlSiMg复合钎料所得接头结构为SiC/Al/Ti(Al,Si)₃/Ti(Al,Si)₃原位增强Ti基钎缝/ Ti(Al,Si)₃/Al/SiC,断裂发生在铝合金界面层和SiC陶瓷之间,Ti元素的溶入提高了铝合金界面层与SiC陶瓷之间的界面结合力,接头抗剪强度达111 MPa.     

钛合金表面百微米级Ti/TiN多层复合涂层性能研究

目的提高TiN硬质涂层的厚度及各项力学性能。方法采用等离子增强PVD技术在钛合金(TC4)基体表面制备多层复合Ti/TiN涂层,对涂层进行扫描电镜(SEM)分析,采用划痕法表征涂层的结合强度,用维氏显微硬度计测试涂层的显微硬度,利用销盘式摩擦磨损试验仪评价涂层的摩擦磨损性能。结果制备的多层复合Ti/TiN涂层厚度最高可达100μm,且未发生剥落等失效,结合强度相对于单层TiN提高了近3倍。由于Ti、TiN的多层复合调制作用,制备的Ti/TiN显微硬度测试表明复合涂层的显微硬度高达2700 HV0.025,同时,涂层在原有耐磨性能优良的基础上具备自润滑减摩作用,经过近20 000 m的磨损测试,复合涂层的摩擦系数低至0.25左右,且未完全失效。结论多层复合结构能够有效提高TiN硬质涂层的厚度,制备的Ti/TiN多层复合涂层的各项力学性能显著提高。