多孔纳米结构NiTi植入物的合成及热机械性能的测定

文件类型:原始研究文章

s

1 材料科学与工程系 谢里夫工业大学 伊朗德黑兰

2 沙希德·贝希什蒂医科大学医学先进技术学院生物技术系,伊朗德黑兰

抽象

目标: NiTi因其形状记忆和超弹性,高能量阻尼和高耐蚀性而被认为是制造植入物和医疗器械的最重要材料。
方法: 在该项目中,研究了生产具有高孔隙率的纳米结构NiTi植入物的可能性。为了达到纳米级,以钛和镍粉为原料进行了机械合金化处理。研究了机械合金化过程以及达到纳米结构或非晶相的可能性。使用空间保持器技术来达到多孔结构。计划烧结过程以尽可能抑制晶粒生长的方式。样品在两个不同的烧结时间烧结。研究了晶粒尺寸和第二相对机械性能和相变温度的影响。
结果: 结果表明,以300 rpm的速度研磨50 h已导致非晶相和直径50 nm的纳米微晶。使用具有适当数量间隔物的空间保持器技术,并选择适当的烧结时间和温度,可以生产出孔隙率达70%的样品。此外,纳米级晶粒尺寸可导致R相变。实际上,由于高位错密度和高晶界表面,达到纳米结构的影响之一是发生R转变。孔隙率为70%的纳米结构样品在循环压力测试中显示出5%的超弹性。
结论: 结果表明,多孔样品的优势之一是其弹性模量,与其他金属植入物相比,其与骨骼的相似性更高。

图形概要

多孔纳米结构NiTi植入物的合成及热机械性能的测定

关键词


1.Kaynak Y,Karaca H,Noebe R,JawahirI。在干燥,预热和低温加工NiTi形状记忆合金中的刀具磨损和切削力分量分析,Procedia CIRP。 2013; 8:498-503。
2.Ren H,Anuraj B,Dupont PE。改变超声功率水平以区分手术器械和组织。医疗类&生物工程&计算,2018; 56(3):453-67。
3,拉罗​​莎(La Rosa G),萨维奥(Savio),佩杜 àE,RapisardaE。一种新的扭矩计,用于测量热处理对NiTi牙髓器械抗扭强度的影响。工程故障分析,2017; 82:446-57。
4.Gurley A,Lambert TR,Beale D,BroughtonR。NiTi执行器的双重测量自感测技术,用于鲁棒控制。智能材料与结构,2017; 26(10):105050。
5,Hartl DJ,Lagoudas DC形状记忆合金的航空航天应用。机械工程师学会学报,G部分:航空航天工程学报,2007; 221(4):535-52。
6.Alarcon E,Heller L,Chirani SA,Šittner P,KopečekJ,Saint-Sulpice L等。应力诱导马氏体相变附近超弹性NiTi的疲劳性能。国际疲劳杂志,2017年; 95:76-89。
7.Ghasemi A,Hosseini S,Sadrnezhaad S.通过使用空间保持器来控制SMA NiTi支架中的孔。材料科学与工程:C,2012; 32(5):1266-70。
8,Itin V,Gyunter V,Shabalovskaya S,Sachdeva R.多孔镍钛合金的力学性能和形状记忆。材料表征,1994; 32(3):179-87。
9,Andani MT,Saedi S,Turabi AS,Karamooz M,Haberland C,Karaca HE等。通过选择性激光熔化制造的多孔Ni 50.1 Ti 49.9合金的机械和形状记忆性能。生物医学材料力学行为学报,2017; 68:224-31。
10,夏敏,刘鹏,孙青。杨氏晶粒尺寸依赖性’纳米晶NiTi形状记忆合金的s模量和硬度。材料快报,2018; 211:352-5。
11.朱珊,杨新,付东,张凌,李超,崔Z.–粉末烧结制备的多孔NiTi合金的应变行为。材料科学与工程:A,2005; 408(1):264-8。
12,Farvizi M,Akbarpour MR,Yoon EY,Kim HS。高压扭转对NiTi合金组织和磨损行为的影响。国际金属与材料,2015; 21(5):891-6。
13.Guoxin H,Lixiang Z,Yunliang F,Yanhong L.金属注射成型制造高孔隙度NiTi形状记忆合金。材料加工技术学报,2008; 206(1):395-9。
14.Zhang L,Zhang Y,Jiang Y,Zhou R.Spark等离子烧结制备的高孔隙率大孔径生物医学多孔NiTi合金的超弹性行为。合金与化合物学报,2015; 644:513-22。
15.Kaya M,Orhan N,TosunG。燃烧通道对以SHS作为植入材料制造的多孔NiTi形状记忆合金抗压强度的影响。固态和材料科学的最新观点,2010; 14(1):21-5。
16.田B,童Tong,陈芳,刘Liu,郑Y。球磨制备的NiTi形状记忆合金粉末的相变。合金与化合物学报,2009; 477(1):576-9。
17.Mousavi T,Karimzadeh F,Abbasi M.通过机械合金化合成和表征纳米晶态NiTi金属间化合物。材料科学与工程:A,2008; 487(1):46-51。
18.Suryanarayana C.机械合金化和铣削。材料科学进展,2001; 46(1):1-184。
19,Gu Y,Goh C,Goi L,Lim C,Jarfors A,Tay B等。固态合成纳米晶和/或非晶态50Ni–50Ti合金。材料科学与工程:A,2005; 392(1):222-8。
20 Suryanarayana C,GrantN。实用方法全体会议出版社。纽约。 1998年。
21.Waitz T,Karnthaler H.嵌入无定形基质中的NiTi纳米晶体的马氏体转变。物质学报,2004; 52(19):5461-9。
22,史鑫,郭峰,张健,丁辉,崔丽。晶粒尺寸对纳米晶NiTi合金应力滞后的影响。合金与化合物学报,2016; 688:62-8。
23,Zehetbauer MJ,Yu YT。块状纳米结构材料:John Wiley& Sons; 2009.