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 一种生物医用多孔钛材料的制备工艺 刘秀明，王轶农** （大连理工大学材料科学与工程学院，辽宁 大连 116024） 5 10 15 20 25 30 35 40 摘要：本文采用真空烧结的方法，以金属钛粉为基体，金属镁粉做为造孔剂制备一种生物医 用多孔钛材料。并运用金相显微镜、扫描电子显微镜和万能力学试验机测试手段对多孔钛材 料进行结构和性能的表征。系统的研究了造孔剂加入量、冷成型压力对多孔钛材料的孔隙率 及性能影响。实验结果表明，多孔钛材料具有独特的多孔结构，并其抗压强度为 91~630MPa 和表观弹性模量为 4~15GPa，更接近于人体自然骨的强度和弹性模量，可应用到牙体组织的 修复方面。 关键词：多孔钛；镁粉；孔隙率；成型压力；力学性能 中图分类号：TF125.6 Fabrication and Characterization of Biomedical Porous Titanium LIU Xiuming, WANG Yinong (Material science and engineering School,Dalian technology University, LiaoNing DaLian 116024) Abstract: In this paper，medical Titanium porous materials are fabricated by vacuum sintering using Mg powder as the pore-forming agent. The porous materials are characterized by OM、SEM and mechanical testing. This paper lays stress on the relationship between the content of the pore-forming agent as well as the effect of molding pressure on the porosity, structure and properties of the porous Titanium materials. Titanium have applied widely in tooth bone repairing due to its unique porous structure, suitable strength(≈91~630MPa) and Youngs modulus(≈4~15GPa). Keywords: Porous titanium; Magnesium powder; Porosity; Forming pressure; Mechanical properties 0 引言 钛因具有低密度、高比强度、抗腐蚀性好及好的生物相容性等优点，而被广泛应用于生 物医学领域。致密钛的弹性模量高达?????GPa[1]，强度为???～???MPa，而致密骨的弹性模 量为??～?? GPa，强度为???～??? MPa[2]，松质骨的弹性模量为?～?? GPa，强度为?～?? MPa[3]， 牙体组织的弹性模量为??～?? GPa，强度为???～??? MPa[4]。显然，钛的强度和弹性模量均比 自然骨高很多，从而使植入体与自然骨匹配早期失效。通过选择合适的制备工艺以降低致密 钛的强度和弹性模量，使之与自然骨相近是研究的方向之一。 因此，要提高钛种植体在骨整合过程中的主动性。近些年，广泛应用的方法是把致密钛 制备成多孔结构，进而获得与自然骨相近的力学性能，避免骨界面发生应力屏蔽现象。这种 多孔结构不仅提高生物相容性利于生物组织的长入，进一步使骨组织的结合方式由形态结合 向生物固定转化[5.6]。这种形态上的改变，使生物医用多孔钛材料与自然骨之间结合更牢固。 多孔钛材料的弹性模量和强度可通过孔隙率来调整，使植入体达到与替换硬组织相匹配的力 学性能，因而大大降低或消除应力集中及屏蔽作用；孔隙中连通孔结构又有利于体液的传输， 促进组织再生与重建，加快了痊愈过程[7.8]，有研究显示，孔隙率为??%左右的、孔径为 ???μm~???μm 时，骨质可长入，且界面剪切强度大于??? MPa±???? MPa [9]，使植入体与自 作者简介：刘秀明，（1984-），女，硕士研究生，生物医用多孔钛及钛合金。 通信联系人：王轶农，（1962-），男，教授，生物镁合金和钛合金研究。 E-mail: wynmm@dlut.edu.cn -1-  然骨之间达到内锁型镶嵌固定。因此，多孔钛材料是非常适合开发生物医用植入体的材料。 45 50 目前，制备多孔钛材料的方法主要有粉末冶金压