文档介绍：第卷第期稀有金属材料与工程., .
笠月【
/粉非对称生物的微观组织与
增韧机制
邹俭鹏,何则强,周忠诚,阮建明
.中南大学粉末冶金国家重点实验室,湖南长沙
.吉首大学,湖南吉首
摘要:采用热压工艺制备了/粉非对称生物功能梯度材料。/粉非对称生物在宏观上呈现
明显的梯度,微观上则表现出成分连续变化,且各成分分布均匀、弥散。在各梯度层内部及界面都没有裂纹及大孔洞
出现,界面结合紧密。随着粉的含量增加,韧窝的数量逐渐增加,韧窝形貌由浅变深,边缘由尖锐逐渐变得圆滑,
表明材料由脆性断裂向韧性断裂转化。纯梯度层为典型的脆性断裂,/和/梯度层表现为典型
的晶间断裂,/和/梯度层断裂性质为晶间断裂中掺杂有韧性断裂,而梯度层则表现为典型
的韧性断裂。粉的加入改变了/粉生物各梯度层的断裂方式,从而提高了材料的力学性能。从整体
上而言,/粉生物主要增韧机制包括层间裂纹偏转增韧与裂纹偏转增韧。
关键词:功能梯度材料;羟基磷灰石: 热压;微观组织:增韧机制
中图法分类号:; 文献标识码: 文章编号:——
生物功能梯度材料的研究近年来在国际上合材料的成分配比如表所示。
开始起步,并形成了研究热潮】。对植入材料来说, 按照上述配比将粉和混合粉末分别放
通常要求外部与体液接触部分具有极好的生物相容性, 入聚乙烯瓶中,加入氧化锆球球磨混合得到各梯
而对材料内部则要求有高的强度和韧性以承受载荷,生度层成分。非对称/生物采用叠层式组
物则可以满足这种由内而外功能渐变的要求。目成梯度,首先根据理论样品每层的厚度计算各
前的研究主要集中在生物陶瓷一生物金属梯度体系,生梯度层质量,再按照所需用量将不同成分配比的粉末
物陶瓷主要有羟基磷灰石和生物玻璃等【】,生物金属按———的顺序依次均匀地铺叠于
主要有钛及钛合金、不锈钢以及钴铬合金等【以】。其中石墨热压模内,每铺一层轻轻预压一下,以保证
又以钛和不锈钢的研究较多,二者均具有良好的界面平整。然后在氩气气氛下进行热压,烧
生物相容性和抗腐蚀性能,但是不锈钢具有更高结温度为℃,保温.,热压工艺流程为:混
的强度、更好的韧性以及更低的成本】。通过料一称重一装模一热压一空冷一卸模一性能测试。为
粉增强, 采用干粉铺叠法和热压工艺制备的防止热压过程中模具和试样发生化学反应以及便于脱
粉生物以下简称/粉生物模,预先在石墨模具内外壁涂覆。此外为测定生
则具有更高的实际应用价值。制备/粉非对称物中各梯度层材料的力学性能,在上述相同条
生物的目的是为了缓和/粉非对称生物件下另制各出种与各梯度层成分配比相同的/
的制备残余热应力,更有效地利用的生物活复合材料成分配比见表。
性和的高强韧性。本实验在制备/粉非对在型金相显微镜下观察材料的显微组织。
称生物的基础上,对其微观组织与增韧机制进行在型扫描电镜下对试样进行断口形貌和
探讨,为/粉非对称生物的应用提供参考。微观结构的观察和分析,并采用型能谱仪
进行元素测定和微区成分线扫描分析。在.
实验方法
万能试验机上进行应力应变曲线分析。在武汉大学电
/粉非对称生物各梯度层和对应复子显微镜中心一型透射电镜上进行分析。
收到初稿日期:—;收到修改稿日期:..
基金项目:国家自然科学基金资助项;中南大学