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國內多孔鈦材料制備工藝研究

[ 信息發布:本站 | 發布時間:2020-11-26 | 瀏覽:23次 ]

多孔鈦材料由于其優異的物理化學性能因此其制備及相關性能研究得到廣泛關注,但其作為骨植入材料時因存在表面惰性制約其在生物醫學方面應用。目前,用于多孔鈦材料制備方法有空間占位法、金屬粉末注射成形和樹脂浸漬鈦替代技術等。其中著重敘述采用碳酸氫銨和尿素作為造孔劑使用空間占位法時在該材料的運用,并且對比不同造孔劑在該方法中的優缺點。此外進一步分析闡明因表面惰性問題而造成多孔鈦材料在生物醫學方面應用的制約因素。

1. 造孔劑法制備多孔鈦材料

該法是利用粉末冶金將造孔劑與金屬粉末混合再去除造孔劑,然后在真空或者保護氣氛下燒結得到多孔材料。該方法能制備出較高孔隙率的多孔金屬,并且其孔形狀、孔徑分布以及孔隙率可通過控制造孔劑材料的形狀、尺寸和添加量來控制。常見的造孔劑有碳酸氫銨、尿素、氯化鈉等。

1.1 以碳酸氫銨為造孔劑的空間占位法制備多孔鈦材料

因為碳酸氫銨在較低溫度加熱會分解因此作為造孔劑用來制備多孔材料,在較低溫度下造孔劑分解可以避免造孔劑分解產物與多孔材料發生反應從而造成外來雜質污染基體,因此此造孔劑可以制備得到比較純凈的多孔材料。

1.2 以尿素為造孔劑的造孔劑法制備多孔鈦材料

另外尿素可以在較高溫度分解也被用來作為造孔劑制備多孔材料,有學者通過熱重分析得出尿素需要加熱到460℃時可以完全脫除,但可以增加保溫時間來降低除去尿素的溫度。

1.3 以其它材料為造孔劑的造孔劑法制備多孔鈦材料

水溶性的材料(如糖球和可溶鹽等)也可作為造孔劑。

2. 其他常見制備多孔鈦材料方法

2.1 3D打印制備多孔鈦材料

除了上面的造孔劑法用來制備多孔材料現在比較熱門方法還有3D打印,選擇性激光熔煉(SLM)作為3D打印的一種方法是通過3D造型軟件設計所需試件的模型,然后利用選擇性激光燒結。

2.2 有機海綿浸漬燒結技術制備多孔鈦材料

有機海綿浸漬燒結是以有機海綿為載體,將有機海綿浸入由金屬調制成的料漿中,使有機海綿充分吸收料漿后,將其取出烘干,然后高溫燒結。這種方法制備的材料孔隙率較高,但過程相對復雜。

2.3 金屬注射成型制備多孔鈦材料

金屬粉末注射成型是先將金屬粉末與有機粘結劑混合, 再加熱保持熔融狀態, 注入準備好的模具內進行固化成形, 然后脫脂去除成形坯中的粘結劑, 最后燒結。該法能夠生產小件多孔鈦,具有很好的設計靈活性,結合了粉末冶金的特性(如低成本、簡單、選擇成分的靈活性)和注塑的特性(如制造復雜零件和快速生產)。

2.4 滲鑄結合酸蝕制備多孔鈦材料

Wang等人將鈦液注入纏繞的鉬絲中,然后在蝕刻鉬絲,制備的多孔鈦材料孔隙率為 32 ~47%,模量為 23 ~62 GPa,強度為76 ~192 MP.



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