生物医用多孔金属材料的制备及表面改性PDF电子书下载

1 绪论 1

1.1 生物医用多孔材料概述 1

1.2 生物医用多孔材料特性 2

1.2.1 多孔生物材料的一般特性 2

1.2.2 组织工程学多孔材料的特性 2

1.2.3 药物载体多孔材料的特性 3

1.3 生物医用多孔材料分类 3

1.4 生物医用多孔材料应用 4

1.4.1 多孔生物材料在人工器官中的应用 4

1.4.2 多孔材料在组织工程学中的应用 5

1.4.3 多孔材料在药剂学中的应用 5

1.5 生物医用多孔材料的发展趋势 6

1.5.1 存在的主要问题 6

1.5.2 多孔生物材料的发展方向 6

1.6 生物医用多孔Ni-Ti合金简介 6

1.6.1 生物医用多孔Ni-Ti合金的特性 6

1.6.2 生物医用多孔Ni-Ti合金的制备方法 11

1.6.3 生物医用多孔Ni-Ti合金的应用 14

1.6.4 生物医用多孔Ni-Ti合金的研究现状 16

1.7 生物医用多孔钛合金简介 17

1.7.1 生物医用多孔钛及其合金的特性 17

1.7.2 生物医用多孔钛及其合金的制备方法 17

1.7.3 生物医用多孔钛及其合金的应用 20

1.7.4 生物医用多孔钛合金的研究现状 20

1.8 生物医用多孔镁合金简介 21

1.8.1 生物医用多孔镁合金的特性 21

1.8.2 生物医用多孔镁及镁合金的制备工艺 21

1.8.3 生物医用多孔镁及镁合金的应用 23

1.8.4 生物医用多孔镁合金的研究现状 24

1.9 生物医用多孔材料的表面改性 25

1.9.1 等离子喷涂 25

1.9.2 稀土转化膜 25

1.9.3 仿生矿化法 26

1.9.4 阳极氧化 26

1.9.5 微弧氧化 27

参考文献 29

2 粉末冶金法制备生物医用多孔Ni-Ti合金 35

2.1 引言 35

2.2 实验材料与方法 36

2.3 孔隙特性分析 36

2.3.1 压制压力对孔隙特性的影响 36

2.3.2 烧结温度对孔隙特性的影响 38

2.3.3 烧结时间对孔隙特性的影响 40

2.3.4 造孔剂含量与分布对孔隙特性的影响 41

2.4 物相分析 42

2.4.1 烧结温度对物相组成的影响 42

2.4.2 烧结时间对物相组成的影响 44

2.5 显微组织分析 44

2.6 粉末冶金法制备多孔Ni-Ti合金的烧结机理 45

2.7 压缩性能分析 47

2.7.1 多孔Ni-Ti合金的压缩应力-应变曲线 47

2.7.2 压制压力对多孔Ni-Ti合金压缩性能的影响 48

2.7.3 烧结温度对多孔Ni-Ti合金压缩性能的影响 49

2.7.4 烧结时间对多孔Ni-Ti合金压缩性能的影响 50

2.7.5 孔隙分布对多孔Ni-Ti合金压缩性能的影响 50

2.7.6 多孔Ni-Ti合金的压缩断口分析 52

2.8 多孔Ni-Ti合金的形状记忆效应和超弹性分析 53

2.9 多孔Ni-Ti合金的相变过程中的差热分析 56

参考文献 57

3 热爆法制备生物医用多孔Ni-Ti合金 58

3.1 引言 58

3.2 实验材料与方法 59

3.3 热爆反应曲线分析 60

3.3.1 升温速率对热爆反应曲线的影响 60

3.3.2 Ti粉颗粒尺寸对热爆反应曲线的影响 61

3.3.3 生坯密度对热爆反应曲线的影响 61

3.4 孔隙特性分析 62

3.4.1 升温速率对孔隙特性的影响 62

3.4.2 Ti粉颗粒尺寸对孔隙特性的影响 64

3.4.3 压制压力对孔隙特性的影响 64

3.5 物相组成分析 66

3.5.1 升温速率对物相组成的影响 66

3.5.2 Ti粉颗粒尺寸对物相组成的影响 67

3.6 显微组织分析 68

3.7 Ti-Ni体系热爆反应机理分析 69

3.8 多孔Ni-Ti合金的压缩行为分析 74

3.8.1 多孔Ni-Ti合金的压缩应力应变曲线 74

3.8.2 多孔Ni-Ti合金的压缩断口分析 74

3.9 多孔Ni-Ti合金的形状记忆效应和超弹性分析 76

3.10 多孔Ni-Ti合金的相变过程中的差热分析 77

参考文献 79

4 生物医用多孔Ni-Ti合金的表面改性和生物相容性研究 80

4.1 引言 80

4.2 实验材料与方法 81

4.3 恒流阳极氧化的电压-时间曲线分析 83

4.3.1 恒流阳极氧化的电压-时间曲线 83

4.3.2 电解液温度对电压-时间曲线的影响 84

4.3.3 电解电流对电压-时间曲线的影响 85

4.3.4 电解电流施加方式对电压-时间曲线的影响 86

4.4 多孔Ni-Ti合金阳极氧化前后的宏观形貌观察 87

4.5 多孔Ni-Ti合金阳极氧化前后表面膜层的XPS分析 87

4.5.1 阳极氧化前试样表面氧化膜的XPS分析 87

4.5.2 粉末冶金法制备的多孔Ni-Ti合金阳极氧化后表面氧化膜的XPS分析 91

4.5.3 热爆合成的多孔Ni-Ti合金阳极氧化后表面氧化膜的XPS分析 96

4.6 多孔Ni-Ti合金阳极氧化前后的显微组织分析 100

4.7 多孔Ni-Ti合金阳极氧化机理 102

4.8 多孔Ni-Ti合金阳极氧化前后的电化学行为 104

4.9 多孔Ni-Ti合金阳极氧化后Ni离子的释放行为 105

4.10 多孔Ni-Ti合金阳极氧化后沉积羟基磷灰石分析 106

4.10.1 沉积羟基磷灰石后试样表面的XPS分析 106

4.10.2 沉积羟基磷灰石后试样表面的显微组织分析 108

4.10.3 表面羟基磷灰石形成机理 110

4.10.4 沉积羟基磷灰石后试样电化学分析 111

4.10.5 沉积羟基磷灰石后Ni离子的释放行为 112

参考文献 112

5 基于人工神经网络的多孔Ni-Ti合金生物力学性能的预测 114

5.1 引言 114

5.2 BP神经网络概述 115

5.2.1 BP神经元结构 115

5.2.2 BP神经网络的结构 115

5.2.3 BP算法流程 116

5.2.4 BP网络的不足与改进 116

5.3 利用MATLAB设计BP网络 118

5.4 多孔Ni-Ti形状记忆合金生物力学性能的预测 120

5.4.1 训练样本的选取和处理 120

5.4.2 输入和输出层的设计 122

5.4.3 隐含层的设计 122

5.4.4 激活函数的选择 123

5.4.5 初始权值的选择 123

5.4.6 学习速率的选择 123

5.4.7 BP模型的预测结果分析 123

参考文献 131

6 生物医用梯度多孔Ti的制备及表面改性 133

6.1 引言 133

6.2 实验材料与方法 134

6.3 梯度多孔Ti的孔隙特性分析 135

6.3.1 造孔剂分布对孔隙特性的影响 135

6.3.2 烧结温度对孔隙度的影响 137

6.4 梯度多孔Ti物相分析 138

6.5 梯度多孔Ti的烧结收缩率分析 138

6.5.1 造孔剂含量对烧结收缩率的影响 138

6.5.2 烧结温度对烧结收缩率的影响 139

6.6 梯度多孔Ti弯曲性能分析 139

6.6.1 造孔剂分布对抗弯强度的影响 139

6.6.2 烧结温度对抗弯强度的影响 143

6.6.3 弯曲断口分析 143

6.7 梯度多孔Ti压缩性能分析 144

6.7.1 造孔剂分布对压缩性能的影响 144

6.7.2 烧结温度对压缩性能的影响 145

6.8 梯度微弧氧化后多孔Ti表面膜层特性分析 145

6.8.1 微弧氧化后梯度多孔Ti表面膜层的形貌分析 145

6.8.2 微弧氧化后梯度多孔Ti表面膜层厚度分析 147

6.8.3 微弧氧化后梯度多孔Ti表面膜层的物相组成分析 149

6.8.4 微弧氧化后梯度多孔Ti表面膜层的XPS分析 150

6.8.5 梯度多孔Ti微弧氧化机理 153

6.8.6 微弧氧化后梯度多孔Ti表面膜层的抗氧化性 154

6.8.7 微弧氧化后梯度多孔Ti在模拟人工体液中耐腐蚀性 155

参考文献 155

7 生物医用梯度多孔Mg合金的制备及性能研究 157

7.1 引言 157

7.2 梯度多孔Mg-Ca合金的制备及性能研究 157

7.2.1 实验材料与方法 157

7.2.2 工艺参数对梯度多孔Mg-Ca合金孔隙度和烧结收缩率的影响 159

7.2.3 物相组成分析 161

7.2.4 显微组织分析 161

7.2.5 工艺参数对梯度多孔Mg-Ca合金弯曲性能的影响 162

7.2.6 工艺参数对梯度多孔Mg-Ca合金压缩性能的影响 164

7.2.7 梯度多孔Mg-Ca合金的耐腐蚀性测试 167

7.3 梯度多孔Mg-Mn合金的制备及性能研究 168

7.3.1 实验材料与方法 168

7.3.2 工艺参数对梯度多孔Mg-Mn合金孔隙度和烧结收缩率的影响 168

7.3.3 物相组成分析 172

7.3.4 显微组织分析 173

7.3.5 工艺参数对梯度多孔Mg-Mn合金压缩性能的影响 178

7.3.6 Mn含量对多孔Mg-Mn合金在模拟人工体液中耐腐蚀性的影响 180

7.4 梯度多孔Mg-Zn合金的制备及性能研究 180

7.4.1 实验材料与方法 180

7.4.2 工艺参数对梯度多孔Mg-Zn合金孔隙度和烧结收缩率的影响 181

7.4.3 物相组成分析 183

7.4.4 显微组织观察 185

7.4.5 工艺参数对梯度多孔Mg-Zn合金压缩性能的影响 186

7.4.6 Zn含量对多孔Mg-Zn合金在模拟人工体液中耐腐蚀性能的影响 189

参考文献 190

8 生物医用梯度多孔Mg合金的表面改性 192

8.1 引言 192

8.2 梯度多孔Mg-Ca合金的微弧氧化改性研究 192

8.2.1 实验材料与方法 192

8.2.2 微弧氧化电压-时间曲线分析 195

8.2.3 孔隙特性对微弧氧化过程和氧化膜层厚度的影响 195

8.2.4 电流密度对微弧氧化膜层特性的影响 197

8.2.5 氧化时间对微弧氧化膜层特性的影响 201

8.2.6 电解液组成对微弧氧化膜层特性的影响 204

8.2.7 微弧氧化膜层的物相分析 205

8.2.8 微弧氧化机理分析 206

8.2.9 微弧氧化后表面膜层在模拟人工体液中耐蚀性能分析 206

8.3 梯度多孔Mg-Mn合金的微弧氧化改性研究 208

8.3.1 实验材料与方法 208

8.3.2 氧化电流对微弧氧化膜层特性的影响 209

8.3.3 氧化时间对微弧氧化膜层特性的影响 211

8.3.4 造孔剂分布对微弧氧化膜层特性的影响 212

8.3.5 Mn含量对微弧氧化膜层特性的影响 213

8.3.6 微弧氧化膜层的物相分析 216

8.3.7 微弧氧化后表面膜层在模拟人工体液中耐蚀性能分析 216

8.4 梯度多孔Mg-Zn合金的微弧氧化改性研究 219

8.4.1 实验材料与方法 219

8.4.2 工艺参数对微弧氧化电压-时间曲线的影响 220

8.4.3 电流密度对微弧氧化膜层特性的影响 221

8.4.4 氧化时间对微弧氧化膜层特性的影响 223

8.4.5 Zn含量对微弧氧化膜层特性的影响 225

8.4.6 微弧氧化膜层的物相分析 227

8.4.7 微弧氧化后表面膜层在模拟人工体液中耐蚀性能分析 227

参考文献 229

9 生物医用梯度多孔Mg基复合材料的制备及性能研究 230

9.1 引言 230

9.2 双梯度多孔Mg/TCP复合材料的制备及性能研究 230

9.2.1 实验材料与方法 230

9.2.2 双梯度多孔Mg/TCP复合材料的宏观和微观形貌分析 232

9.2.3 双梯度多孔Mg/TCP复合材料的孔隙特性分析 233

9.2.4 双梯度多孔Mg/TCP复合材料的烧结收缩特性分析 234

9.2.5 双梯度多孔Mg/TCP复合材料的压缩性能分析 235

9.2.6 双梯度多孔Mg/TCP复合材料的显微硬度的分析 237

9.2.7 双梯度多孔Mg/TCP复合材料的耐腐蚀性能分析 237

9.3 梯度多孔Mg/HA复合材料的制备及性能研究 240

9.3.1 实验材料与方法 240

9.3.2 梯度多孔Mg/HA复合材料的孔隙特性分析 240

9.3.3 梯度多孔Mg/HA复合材料的烧结收缩率分析 241

9.3.4 梯度多孔Mg/HA复合材料的显微组织观察 243

9.3.5 梯度多孔Mg/HA复合材料的烧结机理分析 243

9.3.6 梯度多孔Mg/HA复合材料的力学性能分析 245

9.3.7 梯度多孔Mg/HA复合材料的显微硬度分析 246

9.3.8 梯度多孔Mg/HA复合材料在模拟体液中的耐腐蚀性能分析 247

参考文献 248