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HAP/Ni_3A1复合生物材料的制备及性能研究

孙昌

  羟基磷灰石生物陶瓷是一种性能优异的人体硬组织修复材料,具有优良的生物相容性,植入人体后能逐步与人体骨结合成为一体。但由于其力学性能较差,还不能成为理想的承重修复材料,因此有必要进一步深入研究以发挥其生物学性能的优势。本文制备了HAP/Ni3Al复合生物材料,并对该材料的原料粉末的制备及特性与复合材料的烧结工艺、力学性能、微观结构进行了比较深入的实验研究和理论探讨,为下一步的研究打下实验和理论基础。首先,本文采用沉淀法制备纳米级HAP粉末,以Ca(NO3) 2·4H2O和(NH4) 2HPO4为原料,以NH3·H2O作体系pH调节剂,制备了粒径在100纳米以下,平均粒径在60-70纳米,晶粒多为棒状的HAP粉体,并进一步对合成的材料进行TEM、IR、XRD分析和光学显微分析,对反应机理进行了初步探讨并对粉体的性能进行了简单的评价。用镍粉和铝粉经机械合金化结合热处理工艺制备Ni3Al粉体,应用此粉体作为羟基磷灰石基生物材料的增强相,并研究了Ni3Al粉体的性能。其次,本文以Ni3Al粒子作为第二相增强HAP,采用烧结法制备了复合生物材料,并对制备的材料进行了力学性能测试,利用大白鼠肌肉埋植实验和抑菌实验考察了复合生物材料的生物学性能,通过XRD、AFM、光学显微镜等测试手段揭示了复合陶瓷材料的矿物组成及微观结构。并据此实验结果分析其增强机理,初步探索出一套制备承重骨用HAP基复合生物材料的工艺。研究结果表明:Ni3Al的加入没有改变羟基磷灰石的晶体结构,羟基磷灰石材料的生物活性没有降低。力学性能结果表明,加入Ni3Al后,材料的力学性能明显提高,同时对Ni3Al增强HAP复合生物材料的增强机制进行了探讨,认为Ni3Al对HA材料的增韧机制主要是金属间化合物颗粒诱导裂纹偏转增韧和微裂纹增韧。证实HAP/Ni3AL复合生物材料具有良好的力学性能、化学稳定性、生物相容性,是一种很有应用前景的复合型生物材料。最后,本文还采用凝胶注模法成型工艺制备了金属间化合物/羟基磷灰石医用生物复合材料坯体,初步探讨了复合材料凝胶注模法制备人工骨的可行性,为下一步实验打下有益的理论与实践基础。……   
[关键词]:羟基磷灰石;生物材料;生物复合材料;人工骨;凝胶注模法;金属间化合物
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:兰州理工大学2004年