论文部分内容阅读
纯钛作为一种生物医用材料,由于其优异的耐腐蚀性、良好的生物相容性,特别是不含有毒金属元素,受到了越来越多国内外学者的关注。但因其强度较低,纯钛作为人体植入物的应用受到了极大的限制。因此,寻求一种新工艺来制备具有良好综合力学性能的纯钛材料已成为医用植入材料的一个重要攻关方向。近年来,通过等径角挤压(ECAP)法细化纯钛晶粒来提高其强度、耐腐蚀性等性能已引起学者的普遍关注。 本文选用工业纯钛TA1作为研究对象,利用自行设计的ECAP模具和加热保温系统,经450℃、1道次ECAP试验,成功制各出表面光滑无裂纹的纯钛试样。运用Deform-3D有限元模拟软件计算分析了ECAP处理纯钛的变形过程,并研究了挤压道次、摩擦系数、背压等对试样等效应变和挤压载荷的影响。对ECAP处理前后的纯钛试样进行微观组织分析、显微硬度测试以及耐腐蚀试验,研究了ECAP工艺对纯钛晶粒大小、硬度和耐腐蚀性能的影响。同时选用Ti-0.2Pd(TA9)钛合金进行ECAP处理,对比分析了纯钛的硬度和耐腐蚀性。 采用光学显微镜和HV-5维氏硬度计分析了ECAP处理前后试样的显微组织和硬度值大小,结果表明:经过1道次ECAP处理后纯钛晶粒被撕碎拉长并形成具有明显方向性的板条状组织,硬度值由229.9Hv升高到270.9Hv,ECAP处理后纯钛的硬度有明显增加。采用体外连续浸泡的方法将ECAP处理前后的纯钛和TA9样品放入Ringer's(林格式)人工模拟体液中进行为期120h、240h、360h的浸泡腐蚀,利用失重分析、扫描电镜(SEM)分析对试样的耐腐蚀性能进行了对比分析,研究结果表明:TA9的耐腐蚀性要好于纯钛;ECAP工艺可以有效改善材料的耐腐蚀性和生物相容性。