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沈阳理工大学
硕士学位论文
多孔钛的粉末烧结制备与性能研究
姓名:陈睿博
申请学位级别:硕士
专业:材料物理与化学
指导教师:李永华
2011-03
沈阳理工大学硕士学位论文
摘要
最近,医用金属材料广泛用于硬组织如牙根等植入物。多孔钛因为兼具良好的生物
相容性和独特的孔隙结构的优点而成为研究热点。多孔结构有利于组织的长入和体液的
传输。另外,钛属于生物惰性材料,可以通过表面改性处理改善其生物活性。本文采用
粉末烧结制备多孔钛并利用化学法在其表面沉积羟基磷灰石涂层。
本文利用粉末烧结技术,即在氢化钛粉末中添加造孔剂 NH4HCO3 烧结,制备不同
孔隙率的多孔钛。多孔钛的力学性能与其孔隙率有关,因此可以通过造孔剂的添加量来
达到改变其力学性能的目的。研究结果表明添加造孔剂的含量对多孔钛的压缩强度和孔
隙特性有很大的影响,在压制和烧结条件不变时,造孔剂的含量增大时,多孔钛的压缩
强度和弹性模量逐渐减小;多孔钛的孔隙率随造孔剂添加量的增大基本上呈正比增大。
通过造孔剂含量的变化来制备出孔隙率合适,力学性能与骨骼相匹配的多孔钛是本文研
究的重点。烧结的多孔钛的孔隙率为 -%,孔隙尺寸为 346-427µm,压缩
强度为 100-200MPa,弹性模量为 -。满足密质骨的基本的孔隙和力学性能
要求。
本文应用化学法对烧结多孔钛的表面进行改性,在多孔钛表面沉积羟基磷灰石涂
层。酸处理的结果在多孔钛孔壁表面留下小蚀坑,这些小蚀坑增大了多孔钛孔隙内壁表
面积。NaOH 碱液处理后在金属表面形成钛酸钠凝胶层,将碱处理过的多孔钛放入模拟
体液中浸泡,可在多孔钛表面诱导沉积羟基磷灰石。碱处理时碱液的浓度和处理时间对
羟基磷灰石的沉积都有很大的影响。研究表明依次采用 %的硝酸,在 60℃处理 24h;
用 的氢氧化钠,在 60℃处理 24h,而后在 ℃的模拟体液中处理后沉积的羟基
磷灰石涂层较好。酸碱处理条件相同,预钙化有助于加快多孔钛的羟基磷灰石涂层的沉
积速度。

关键词:生物材料;多孔钛;粉末烧结;表面改性
沈阳理工大学硕士学位论文
Abstract
Recently, biomedical metallic materials e the widely used implant materials for
hard tissues like dental roots. Porous titanium has e the research focus because of its
combinations of good patibility and unique pore structure. Porous structure contributes
to ingrowth of tissues and transportation of body fluid. Additionally, as a bioinert material, the
surface bioactivity of titanium can be improved by surface modification. In this paper, porous
titanium was prepared by powder sintering. Furthermore, hydroxyapatite (HA) coating on its
surface was deposited by chemical method.
Porous titanium with different porosity was prepared by using powder sintering, .
sintering by adding pore forming agent (NH4HCO3) into titanium hydride powers in this
paper. Mechanical property of porous titanium is related to its porosity. Therefore, the
mechanical property can be adjusted by different addition content of pore forming agent. The
research results indicate that the content of pore forming agent has a great