何正员
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张磊
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单文瑞
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张玉勤
,
周荣
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蒋业华
,
谭军
中国有色金属学报(英文版)
doi:10.1016/S1003-6326(17)60097-9
为了改善Ti-Nb?Zr合金的生物活性,采用放电等离子烧结(SPS)制备了Ti?35Nb?7Zr?xHA(羟基磷灰石,x=5,10,15,20,质量分数,%)复合材料.借助XRD、SEM、力学测试以及电化学测试手段研究了HA含量对复合材料显微组织、力学性能和腐蚀性能.结果表明,所有复合材料的物相主要由 β-Ti基体、α-Ti和金属?陶瓷相(CaO,CaTiO3,CaZrO3,TixPy等)组成,此外,含15%HA和20%HA的复合材料中出现了少量残余的HA;随着HA含量的增加,复合材料的抗压强度均高于1400 MPa,复合材料(5%?15%HA)的弹性模量呈较小变化趋势(46?52 GPa),更加接近人骨的弹性模量.在Hank's溶液中的电化学试验表明,HA含量为15%时,复合材料的钝化电流密度和腐蚀电流密度较低,显示了较好的腐蚀性能.因此,Ti?35Nb?7Zr?15HA复合材料可作为一种骨科植入手术中较好的替代材料.
关键词:
钛复合材料
,
放电等离子烧结
,
显微组织
,
力学性能
,
腐蚀性能
何正员
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单文瑞
,
张玉勤
,
蒋业华
,
周荣
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160715.003
为改善β型Ti-Nb-Zr合金的生物活性,添加20wt%的焦磷酸钙(CPP)生物陶瓷,利用放电等离子烧结技术制备20CPP/Ti-35Nb-7Zr生物复合材料.借助XRD、SEM及力学测试方法等研究不同烧结温度(1000~1200℃)下复合材料的微观组织及力学性能,揭示其组织演变对力学性能的影响机制.结果表明: 20CPP/Ti-35Nb-7Zr复合材料主要由β-Ti相基体、少量残留α-Ti相及金属-陶瓷相(CaTiO3、Ti2O、CaO、CaZrO3和TixPy)组成;随着烧结温度升高,复合材料中β-Ti相和金属-陶瓷相逐渐增多;金属与陶瓷之间的剧烈反应导致金属-陶瓷相的形态结构发生变化,复合材料中金属-陶瓷相从颗粒状析出物演变成连续网状组织,起到割裂基体的作用.20CPP/Ti-35Nb-7Zr复合材料的压缩弹性模量和抗压强度随着烧结温度的升高而增大,其中压缩弹性模量从64.0 Gpa增加至71.4 Gpa,金属-陶瓷相形态结构变化起主导作用.因此,控制20CPP/Ti-Nb-Zr复合材料中金属-陶瓷相的形态结构将有利于改善其力学性能.
关键词:
金属-陶瓷复合材料
,
放电等离子烧结
,
烧结温度
,
微观组织
,
力学性能
