生物材料制备与加工第6章金属生物材料课件

1、第6章 生物金属材料的制备与加工金属材料制备与加工基础生物金属材料毒性及腐蚀性生物金属材料表面改性不锈钢、钴基合金、钛及其合金等多孔生物金属材料炣6.1 概述钴不锈钢生物金属材料基合金镍钛合金其它美国不锈钢：约75钴：约20其余：约 5(钛及其合金)钽及其合金、稀土金属、铂族金属、炣其它稀有金属Li、V、Ga、Ge、Sn等生物金属材料要求nnn生物相容性良好足够的机械性能理化性能良好nnn所制成器件符合生物力学要求， 设计合理， 结构简单，适应功能需要易于加工造型和制作， 易植入和再次手术。价格低廉， 来源易得便于推广应用。组织反应：ASTMF4的标准是在动物体内埋藏6 月 ， 纤维包膜厚度0

2、.03mm为合格。高度惰性炣6.2生物金属材料制备与加工基础金属材料种类金属材料组织黑色金属：铁、铬、锰有色金属金属合金相固溶体固溶强化金属化合物机械混合物炣铁素体奥氏体渗碳体珠光体高温莱氏体6.2生物金属材料制备与加工基础金属材料加工铸造锻造塑性加工粉末冶金金属热处理锻造轧制挤压拉拔拉伸弯曲剪切炣金属冷加工抛光6.2生物金属材料制备与加工基础nnn金属热处理将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺方法。特点一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。工艺炣一

3、般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。序号物理技术化学方法电化学法1等离子喷涂技术溶胶-凝胶法电泳法2离子束注入/常规气相沉积技术酸-碱处理法电化学结晶法3磁控管溅射技术双氧水处理法钛酸酯法4激光熔覆涂层技术单用酸处理法甘油磷酸盐法5微波等离子技术单用碱处理法阳极氧化法6高温烧结涂层技术诱导矿化法电镀技术6.4 生物金属材料表面改性金属表面处理的技术和方法炣6.5 不锈钢国内外外科植入物用奥氏体不锈钢的化学成分炣6.5 不锈钢低纯度医用不锈钢：一般采用惰性气医用不锈钢生产工艺医用高纯不锈钢加工体保护，真空或非真空熔炼工艺生产。高纯度医用不锈钢：

4、一般先通过真空熔炼，然后再用真空电弧炉重熔或电渣重熔除去杂质，使其纯化热加工冷加工机械加工炣清洗杀菌包装6.5 不锈钢外科用316L不锈钢在不同加工条件下的标准力学性质炣6.6 钴基合金6.6 钴基合金医用钴基合金制造工艺精密铸造机械变形加工（热轧、轧制、挤压、冲压）粉末冶金加工、打磨、抛光炣6.6 钴基合金不同种类及加工条件下的钴基合金性能炣6.6 钴基合金钴基合金植入器件的制造例：股骨关节假体的制造过程(铸造Co-Cr-Mo合金)nnnnn制造一个设计好成分的石蜡模型在模型上涂一层耐火材料。首先涂一层薄的胶状材料(氧化硅的硅酸乙酯悬浊液)，干燥后再覆上一层，直至达到一定厚度。石蜡在熔炉中熔

5、化掉(100150)将模型加热到高温，使残余石蜡燃烧掉或变成气态物质熔化的合金在重力或离心力的作用下进入模型中，模型温度炣是8001000，合金溶液温度是13501400。6.6 钴基合金a.蜡注入黄铜模中b.蜡制件组装c.蜡制件表面涂覆陶瓷e.将熔融的金属注入陶瓷模中d.热压腔中去除蜡6.7 钛及其合金外科用钛和典型钛合金的成分及力学性质*镍钛合金：镍5459炣机械加工与切割连接热加工与冷加工定型处理冶炼与铸造表面改性挤压锻造轧制拉拔冷连接热连接固定并热处理冷变形成型热变形成型连续热处理批次热处理流化床热处理熔盐/金属热处理Ni-Ti合金加工工艺流程炣局部热处理H 0.003at.%C 0.

6、050at.%O 0.050at.%1. Ni-Ti合金的冶炼与铸造熔炼条件控制：符合医用要求炣坩锅材质熔炼气氛熔炼环境1. Ni-Ti合金的冶炼与铸造(b)真空电弧熔炼法炣(a)真空感应熔炼法镍钛合金粗丝的制备2. Ni-Ti合金的热加工与冷加工炣镍钛合金细丝的制备2. Ni-Ti合金的热加工与冷加工炣镍钛合金加工工序原理示意图2. Ni-Ti合金的热加工与冷加工炣2. Ni-Ti合金的热加工与冷加工炣v铸锭锻造前需经850/12h均匀退火，然后机加工去除表面氧化皮和冒口，再在750-900锻造成棒料。v热挤压2. Ni-Ti合金的热加工与冷加工炣v棒材热轧：起轧温度820 20；轧制每道次

7、0.20.3mm冷 拔 Ni-Ti 合 金 丝 材 的 第 1 道 次 冷 拔 量 控 制 在1520%，其后的道次冷拔量为10%左右。 2次退火间总冷拔量为4045%。中间退火温度为750 ,退火时间15min，润滑剂用肥皂，拔丝速度小于6m/min。v拉拔2. Ni-Ti合金的热加工与冷加工炣3. Ni-Ti合金的后处理v剪切/冲压v锯v光化学刻蚀v激光切割v喷水切割炣v铣v车v磨v电火化加工Ni-Ti合金支架的设计与加工牙齿矫正丝自膨胀型支架炣冠状动脉支架植入1. 网格形支架的加工v制作流程丝材退火编织定型热处理记忆稳定化处理成品炣网格结点设计：N （43K）2bb (43K)(43K2)1. 网格形支架的加工炣2. 管状支架的加工炣2. 管状支架的加工炣2. 管状支架的加工炣3. 涂层支架的加工炣粉末冶金法预合金粉烧结法6.8 多孔生物金属材料孔隙度和孔隙尺寸较小元素粉末混合烧结法炣自蔓延高温合成法高孔隙度较大孔隙节能身时投资少产品纯度高6.8 多孔生物金属材料元素粉末混合烧结法炣6.8 多孔生物金属材料自蔓延高温合成法炣思考题nnnnnnn金属材料作为生物材料应用需满足哪些