本研究采用定向能量沉积(DED)工艺来增材制造钴铬合金材料,该材料常用于模具、牙科/骨科医疗应用、车辆和飞机。利用DED技术获得的沉积质量受工艺参数的影响。因此,本实验的目的是评估激光功率、激光头移动速度和送粉速率等参数变化引起的微观结构变化,以改善和优化堆叠质量。利用光学显微镜分析了微观结构的形状、热影响区和稀释率。此外,还计算了全局能量密度(GED),因为它会影响3D打印产品的质量。通过计算不同工艺条件下的GED,确定DED方法的最佳工艺条件。
摘要 保护部件免受磨损和腐蚀是延长其使用寿命的常用方法。这可以通过在部件上涂覆硬面材料来实现。常见的涂层由碳化钨或钴铬合金(也称为司太立合金)等材料组成。硬面材料可以通过等离子焊接或激光熔覆等焊接方法沉积。基材到硬面层的离散变化会导致裂纹和碎裂。研究表明,当使用功能梯度材料在基材和硬面之间建立平滑过渡时,开裂风险会降低。文献中已经知道从奥氏体钢到钴铬合金的等级。然而,没有关于奥氏体-铁素体双相钢作为基材的知识。因此,本研究旨在证明采用新方法从双相钢到钴铬合金的功能梯度材料的可行性。通过使用基于粉末的定向能量沉积,可以增材制造具有平滑材料过渡的梯度材料。通过金相学检查开裂和孔隙率。使用显微硬度测量以及能量色散X射线光谱和X射线荧光分析化学成分来验证构建策略。
无粘结剂NCB100是不含任何粘结剂,直接将纳米-亚微米CBN颗粒牢固粘结的CBN烧结体。由于其硬度和热导率比传统的CBN材料类型高,因此在钛合金和钴铬合金等难切削材料中具有高效率和长刀具寿命。
粉末式CCM-MC是一种非磁性的,钴铬合金,具有高强度,耐腐蚀性和耐磨性。该合金是类似于CCM和CCM以及合金的粉末冶金版本,是ASTM F 75铸造合金的高氮,中碳锻造版。通过真空感应熔化(VIM),然后是氮气雾化,产生了粉末气流CCM-MC粉末。它在激光添加剂制造过程中具有出色的焊接性,并且可以使用氮或氩气屏蔽气体进行处理。
多年来,金属,聚合物和陶瓷已经在各种医疗植入物中找到了应用。金属被广泛用于承载植入物中,范围从板,骨折固定的螺钉到臀部,膝盖,肩膀,脚踝等的关节假体。最常用的金属是316升不锈钢,钴铬合金,钛合金和镁合金[3,4]。聚合物已用于面部假体,肾脏和肝脏部位,心脏成分,假牙和髋关节,膝关节,例如,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)载荷装置[4]阀[5]。陶瓷用于替换或修复硬结核组织,例如高强度,韧性和表面饰面,例如骨骼和牙齿[6]。
基于这些特性,金属和金属合金被用作承重植入物。其中,钴铬合金、不锈钢、钛和钛合金被广泛用于多种生物医学应用。特别是,钛及其合金的弹性模量接近骨骼,密度低于钴铬合金和不锈钢。[2,3] 此外,与纯钛相比,钛合金具有更高的机械性能,使其特别适合用作骨科和创伤植入物。然而,钛和钛合金被认为是生物惰性材料,即它们不会与人体周围组织发生化学或生物反应。[4] 此外,涉及钛合金(即 Ti6Al4V 合金)的腐蚀现象会导致释放对人体有害的 Al 和 V 合金。为了促进植入物与现有人体骨组织的骨整合,从而优化装置的整合,在植入物表面生长涂层可能是一种合适的方法。尤其对于钛和钛合金,火花阳极氧化是一种合适的技术,可在基体上生长出牢固粘附的多孔陶瓷涂层,最大限度地减少可能导致骨溶解的剥落现象。在此背景下,已研究了多种策略来增强钛合金的生物活性,从而增强其骨整合。[5–7] 文献中有充分的证据表明,羟基磷灰石 (HA,Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) 的存在可以增强外来生物材料的骨整合,因为它与硬组织和软组织具有很高的生物相容性。[8] 因此,诱导 HA 的结合或生长已被证明是提高材料生物活性的一种好策略。例如,这可以通过电化学转化涂层工艺(如火花阳极氧化)通过精确调整操作条件(形成电压、电解质浴成分等)来实现。 [3,9,10] 此外,Ti6Al4V 合金表面生长一层厚的阳极氧化层可以提高其耐腐蚀性能
摘要 不锈钢、钛合金、钴铬合金等金属材料是应用最为广泛的骨科植入物,但在临床应用中仍存在金属与骨的力学不匹配、炎症、二次手术等问题。镁及其合金作为新一代医用金属材料,由于其优异的生物降解性而备受关注。可生物降解的镁基金属具有良好的力学性能和成骨性能,有望成为治疗棘手骨科疾病的植入材料。但腐蚀速度快仍是制约其临床应用的主要挑战之一,合金化和表面改性是控制镁合金腐蚀速度的有效方法。本文综述了可生物降解镁合金的力学性能、生物性能及其在临床应用中存在的问题,重点介绍了镁基金属在合金化和表面改性方面的最新进展,并介绍了镁基植入物在骨科的应用现状。
不锈钢、钛和钴铬合金等金属合金具有出色的强度、摩擦学特性和生物相容性,是生物植入物的首选材料。然而,长期植入金属合金可能会因离子渗出而导致炎症、肿胀和瘙痒。为了解决这个问题,聚合物越来越多地用于骨科应用,取代骨固定板、螺钉和支架等金属部件,并最大限度地减少全髋关节和膝关节置换术中的金属对金属接触。陶瓷以其硬度、热障、耐磨和耐腐蚀性而闻名,在电化学、燃料和生物医学行业中得到广泛应用。本综述深入研究了各种生物相容性材料,这些材料经过精心设计,可以与身体无缝结合,减少炎症、毒性或免疫反应等不良反应。此外,本综述还探讨了包括金属、聚合物和陶瓷在内的各种生物材料在植入应用中的潜力。虽然金属生物材料仍然不可或缺,但聚合物和陶瓷有望成为替代方案。然而,表面改性金属材料具有混合效果,结合了不同成分的优势。生物医学植入材料的未来在于先进的制造技术和个性化设计,从而为复杂的医疗需求提供量身定制的解决方案。
摘要:本研究对先进生物材料合金快速凝固Co-Cr-Mo-C合金的微观组织和腐蚀性能进行了研究。采用快速凝固铸造方法不仅使受快速凝固影响较大的ε -HCP相的形成量发生了显著变化,而且电化学行为和凝固组织也发生了显著变化。本研究利用OM、SEM、EDS、XRD和动态电位仪研究了快速凝固Co-Cr-Mo-C合金。将钴合金锭放入充满氩气的感应炉中熔化,然后浇铸到V型砂型铜模中,制备快速凝固样品,并在不同的冷却速度下测量其性能。微观组织检查表明合金的结构主要由柱状树枝状组织组成,碳化物分布在一次和二次树枝状臂内,快速凝固将获得更细的树枝状组织以及改进的碳化物分布。这种结构将改善合金的腐蚀行为,并在以林格氏溶液作为电解质进行测试时降低其腐蚀速率。关键词:生物材料;钴铬合金;快速凝固;髋关节和膝关节植入物;腐蚀。