探索功能分级的3Y-TZP/Ti6Al4V系统的微观结构,机械和生物特征,作为牙科植入物的潜在材料
Yeganeh Moayedee1, Leila Nikzad1, Houdsa Majidian1
1Department of Ceramics, Materials and Energy Research Center, Karaj, Iran.
Journal of the mechanical behavior of biomedical materials
|January 12, 2024
概括
这项研究使用火花等离子烧结 (SPS) 制造了3Y-TZP/Ti6Al4V功能分级材料 (FGM). FGM具有高密度,可调硬度和良好的曲强度,具有有希望的生物相容性,但在较高的YSZ含量下降了抗菌活性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物材料工程 生物材料工程
- 增材制造 增材制造 增材制造
背景情况:
- 3Y-TZP/Ti6Al4V功能分级材料 (FGM) 由于其结合的陶和金属特性,为生物医学植入物提供了潜力.
- 像火花等离子体烧结 (SPS) 这样的制造方法对于实现所需的材料特性至关重要.
研究的目的:
- 通过SPS制造的3Y-TZP/Ti6Al4V女性瘤的机械,微观结构和生物特性.
- 了解Yttria稳定 (YSZ) 含量的变化对材料性能的影响.
主要方法:
- 在1450°C使用火花等离子烧结 (SPS) 制造11层3Y-TZP/Ti6Al4V FGM.
- 单个复合材料层 (0-100体积%YSZ) 在相同条件下进行烧结,以便进行详细分析.
- 阶段形成的特征,相对密度,微硬度,断裂性,曲强度和生物特性 (抗菌活性,细胞毒性).
主要成果:
- 所有层都实现了99%以上的相对密度.
- 微硬度从590±18维克尔 (Ti6Al4V) 增加到1510±24维克尔 (YSZ).
- FGM的曲强度为982±44MPa,高于一些复合材料层,折断性随着YSZ含量而显著变化.
- 生物测试表明高生物相容性 (MTT测定),但随着YSZ含量增加,抗菌活性降低.
结论:
- 在制造具有可调整机械性能的密集3Y-TZP/Ti6Al4V FGM时,SPS是有效的.
- FGM结构显示了承载力生物医学应用的潜力.
- 需要进一步的研究,以优化抗微生物特性,同时保持机械完整性和生物相容性.
