生物医用钛合金表面处理及其微结构

发布时间：2017-04-11 10:24

  本文关键词：生物医用钛合金表面处理及其微结构，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钛及其合金因具有密度小、毒性低及优良的耐腐蚀性和生物相容性,已广泛应用于生物医学领域。作为植入体内的外体材料,疏松粗糙的表面可以增大了与人体组织的接触面积,提高表面生物相容性,因此,钛植入体材料的表面粗化处理成为一个重要的研究方向。喷砂加酸蚀法是采用大颗粒喷砂与特定酸蚀相结合的新型非涂层表面改性方法,本论文主要采用喷砂酸蚀技术对医用钛进行表面处理,研究了不同工艺及参数对钛及其合金表面微结构和特性的影响规律；采用激光表面重熔技术探索构建一种新型钛植入体表面,为构建钛植入体表面微孔结构的研究提供理论和实验依据。 对TA2纯钛表面进行喷砂处理,由于喷砂颗粒循环往复的击打试样表面,使纯钛表面产生位错、缝隙等缺陷,导致钝化膜破裂而裸露出基体金属,处于活化状态,当进行酸蚀处理时,表面活化态位置优先溶解,产生蚀坑,随着酸蚀时间的延长,喷砂引起表面的凹陷在酸蚀后保留下来,呈现出一级孔洞的形貌,尺寸10-40μm,在一级孔洞内和洞壁上,因为酸蚀作用就会产生更小尺寸的二级孔洞,表面微孔结构得到优化,同时有利于去除喷砂造成的颗粒残留。 在相同工艺参数下,TA2和TA4纯钛喷砂酸蚀后的表面形貌略有差别,TA2纯钛的二级孔洞形状较圆,微米级蚀孔形态相似,而TA4试样表面的二级孔洞较不规则,形态差异较大。TC20钛合金喷砂酸蚀后整体形貌和TA2、TA4纯钛处理后的表面相似,呈现高低起伏状态,并且二级孔洞内部有层片状组织存在,层片之间有一定间隙,进一步优化了表面的超微结构。 对TA2纯钛表而进行激光重熔,由于脉冲激光对表面的热冲击,会在纯钛表面产生一定的凹陷,随着激光束的移动,单道扫描产生的凹陷部分叠加,多道扫描后重熔区热收缩并向西边排挤,熔区相互搭接,整体呈凹凸不平状,表面积增大。
【关键词】：钛合金 表面处理 喷砂酸蚀 激光重熔 微结构
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG178
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-23
• 1.1 生物医用钛及其合金8-11
• 1.1.1 生物医用金属材料8-9
• 1.1.2 生物医用钛及钛合金9-10
• 1.1.3 钛的生物医学应用10-11
• 1.2 生物医用钛表面改性技术11-16
• 1.2.1 表面加成法11-13
• 1.2.2 表面减少法13-14
• 1.2.3 表面轰击法14-16
• 1.3 钛及其合金的腐蚀16-21
• 1.3.1 金属腐蚀16-18
• 1.3.2 钛的特殊腐蚀形态18-19
• 1.3.3 钛的点蚀机理19-21
• 1.4 本课题的研究目的和研究内容21-23
• 1.4.1 研究目的21-22
• 1.4.2 研究内容22-23
• 2 实验材料与方法23-29
• 2.1 实验材料23-24
• 2.2 实验设备24-27
• 2.2.1 喷砂设备24-26
• 2.2.2 激光设备26-27
• 2.3 检测分析方法27-29
• 2.3.1 表面形貌分析27
• 2.3.2 表面成分分析27
• 2.3.3 表面相分析27
• 2.3.4 表面接触角测定27-28
• 2.3.5 表面三维形貌分析28-29
• 3 TA2纯钛喷砂酸蚀表面的特征与分析29-43
• 3.1 喷砂酸蚀表面的构建29-30
• 3.1.1 技术路线29-30
• 3.1.2 喷砂处理30
• 3.1.3 酸蚀处理30
• 3.2 处理工艺对表面形貌的影响30-38
• 3.2.1 喷砂处理30-31
• 3.2.2 喷砂加酸蚀处理31-35
• 3.2.3 酸蚀处理35-36
• 3.2.4 表面微孔结构分析36-38
• 3.3 处理工艺对表面成分的影响38-39
• 3.4 处理工艺对表面相的影响39-40
• 3.5 处理工艺对表面润湿性的影响40-41
• 3.6 本章小结41-43
• 4 TA4和TC20钛合金多孔表面的构建43-50
• 4.1 TA4纯钛彩孔表面的构建43-46
• 4.2 TC20钛合金多孔表面的构建46-48
• 4.3 本章小结48-50
• 5 TA2纯钛激光重熔表面的特征50-55
• 5.1 激光重熔表面的构建50-51
• 5.2 扫描速度对表面形貌的影响51-53
• 5.3 脉冲宽度对表面形貌的影响53-54
• 5.4 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-61
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况61-62
• 致谢62-63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 涂文,袁强华;不同表面种植体对骨整合的影响[J];实用临床医学;2005年04期

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3 王航,梁星,唐思青,吕丹;正畸支抗种植体骨整合与稳定性的实验研究[J];中华口腔医学杂志;2000年02期

4 李德华,刘宝林,宋应亮,吴军正;改良喷砂钛种植体表面加快骨愈合的细胞学研究[J];中华口腔医学杂志;2003年04期

5 刘洪刚,程国安;生物材料的研究和展望[J];自然杂志;1998年06期

  本文关键词：生物医用钛合金表面处理及其微结构，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：298905