Fe_3Al/HAP生物陶瓷的制备及力学性能

本文采用化学沉淀法制备了羟基磷灰石(HAP)纳米粉体,利用铁粉和铝粉经过高能机械球磨和热处理工艺制备了金属间化合物Fe3Al粉体;将制备的HAP粉体为基体按质量百分含量加入4%的Fe3Al粉体,经过球磨分散得到复合粉体,然后经过冷压成型和160MPa冷等静压成型及1200℃真空无压烧结,得到羟基磷灰石与金属间化合物Fe3Al的生物复合材料。通过XRD、SEM等测试方法揭示了材料的相组成及微观结构,研究结果表明:采用化学沉淀法制备的羟基磷灰石粉体粒径在100纳米以内,结晶度高、粒度均匀,纯度高;Fe3Al质量含量为4%的Fe3Al/HAP生物复合材料HAP的基本晶体结构没有因为Fe3Al的加入而发生变化,其抗弯强度为89.6MPa,较纯羟基磷灰石陶瓷有了较大的提高,证明Fe3Al增强HAP是有效的。

羟基磷灰石生物陶瓷材料的研究概况

羟基磷灰石和β-磷酸三钙(β-TCP)作为最有代表性的生物活性陶瓷材料,在近代生物医学工程学科领域一直受到人们密切关注。本文主要从HAP及其复合材料的合成,特性和应用等方面对HAP生物陶瓷的研究进行综述。

孔形貌与大小对羟基磷灰石多孔生物陶瓷力学性能的影响

本文采用图像处理和有限元分析的方法,针对孔隙形状和大小对多孔HAP生物陶瓷力学性能的影响进行了研究,多孔HAP陶瓷粉末来源于化学沉淀法制备的球形HAP。结果表明,随烧结温度从1 050℃升高到1 250℃,陶瓷内部互连的无定形孔的数量减少,球形孔的数量增加。有限元分析表明,越接近球形的孔,陶瓷的抗压强度越高,当烧结温度升高到1 250℃时,样品的断裂韧性增加为1.21 MPa m^(1/2),球形孔隙可提高多孔体的强度,赋予多孔体更好的抗断裂能力。

基于GABP神经网络的超声辅助AWJ冲蚀深度预测及参数优化

多孔HAP生物陶瓷材料硬度低、脆性大,传统生物陶瓷零件切削加工方法容易产生细小裂纹、应力集中等缺陷,微细磨料水射流加工技术可有效解决这些难题。本文采用超声辅助微细磨料水射流对多孔的HAP生物陶瓷块进行加工试验。基于GABP神经网络方法,利用获得试验数据样本来训练和检测GABP神经网络,建立了加工参数如系统压力、靶距、振幅等的微细磨料水射流冲蚀深度预测模型,预测误差和为0.007044,利用遗传算法进行参数寻优,较传统BP神经网络误差和降低了61.506%,大大提高了预测精度,实现了不同参数组合下冲蚀深度的预测。该预测和优化结果表明,当采用系统压力为25MPa,靶距为7.576mm,振幅为13.883μm时,可以获得最大冲蚀深度,其值为3.296mm。