冷喷涂技术在生物医学领域中的应用及展望

冷喷涂技术(cold spray technology)是一类赋予材料表面特殊性能的重要手段。概述了冷喷涂技术在制备温度敏感生物材料加工领域的优势,并重点综述了利用冷喷涂技术制备的典型生物材料。目前,冷喷涂沉积永久性植入金属材料,如Ti合金、Fe基合金、Co-Cr合金和可降解金属材料Mg合金等技术相对成熟。近年来随着冷喷涂技术的发展,有效解决和拓展了用于医疗器械表面改性的涂层材料体系,如冷喷涂制备高分子材料超高分子量聚乙烯(UHMWPE)涂层,以及高密度聚乙烯(HDPE)和聚醚醚酮(PEEK)表面冷喷涂制备生物涂层。最值得关注的冷喷涂或真空冷喷涂技术制备陶瓷涂层,如羟基磷灰石(HA)、羟基磷灰石-石墨烯(HA-graphene)以及二氧化钛(Ti O2),在生物医学领域应用具有突破性进展。同时归纳了冷喷涂技术在生物医学领域的研究现状和问题,虽然在针对冷喷涂生物涂层的微观结构、力学行为、腐蚀抗力等方面取得了一定成果,在组织工程、抗菌材料等领域也取得了尝试性突破,但尚缺乏系统的冷喷涂涂层生物学性能表征,涂层与细胞/组织相互作用机理还不明确,相关的临床研究欠缺。最后,在此基础上,展望了未来生物材料朝功能化和个性化医疗方向的发展方向。冷喷涂技术在功能化载药涂层的低温制备和个性化医疗器械增材制造等领域将有更大的应用空间,并给新型生物材料的表面改性带来更多机遇和可能。

用热化学处理改善（α＋β）型钛合金的组织和力学性能

研究了以氢为临时合金元素的热化学处理（ＴＣＰ）对（α＋β）型钛合金的组织、拉伸性能和断裂韧性的影响。结果表明，几种ＴＣＰ工艺对Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金的魏氏组织和Ｔｉ－５Ａｌ－２．５Ｆｅ合金的锻造组织均有显著的细化作用，明显提高合金的屈服强度。作者提出的新工艺可提高Ｔｉ－５Ａｌ－２．５Ｆｅ合金的延伸率。ＴＣＰ降低Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金的断裂韧性（Ｊ＿１ｃ），但明显改善Ｔｉ－５Ａｌ－２．５Ｆｅ合金的断裂韧性。

通过氢处理改善α+β型钛合金的拉伸性能

提出了一种新的细化α+β型钛合金显微组织的氢处理工艺:在合金的氢化β转变点以下0—40K的温度范围对合金渗氢处理,空冷至室温,最后在948K真空除氢。Ti-6Al-4V和Ti-5Al-2.5Fe合金经此工艺处理后,组织显著细化,屈服强度,拉伸强度及延伸率分别提高8—15％,5—13％,7—14％。