Zn-β-磷酸钙/Ti生物复合材料组织及性能

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采用化学沉淀法制备掺杂Zn的β-磷酸钙(β-TCP)粉末,Zn-β-TCP与Ti粉以3∶7(质量比)混合均匀经真空烧结得到Zn-β-TCP/Ti生物复合材料.结合金相观察、SEM、XRD等进行微观组织和表面形貌观察、物相分析,并进行显微硬度、摩粒磨损、单轴压缩和体外生物活性测试.结果 表明:Zn-β-TCP粉体中粒径(D50)集中在1~20 μm.β-TCP/Ti生物复合材料成分为TiO2、Ti、β-TCP和CaTiO3,Zn-β-TCP/Ti复合材料成分为TiO2、Ti、β-TCP、CaTiO3和ZnO,Zn2+固溶到β-TCP晶格使衍射峰偏移,掺杂10mol% Zn的偏移角度最大.β-TCP结晶度随Zn掺杂量的增大而降低.β-TCP/Ti复合材料的TiO2相弥散分布在网状β-TCP相中,Zn摩尔分数为10mol%时,Zn-β-TCP/Ti复合材料的孔隙孔径在200~300 μm,满足工程支架材料的要求,且硬度最高为HV346.2,磨损率最低为0.051 mg·mm-2,抗压强度在130~180MPa之间,弹性模量最大为8.021 GPa,Zn的加入提高了β-TCP/Ti复合材料的力学性能.类骨磷灰石的积累随在模拟体液中浸泡时间的延长而增多,Zn-β-TCP/Ti生物复合材料具有良好的生物活性.
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