超弹性植入物结构的建模由生物医学添加氧气的Ti-25Nb基形状记忆合金制成
Ricardo D Parga Montemayor1, Enrique Lopez Cuellar1, Karol Marek Golasiński2
1Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Nuevo León, Mexico.
Journal of the mechanical behavior of biomedical materials
|October 31, 2025
概括
这项研究探讨了用于生物医学植入物的氧增强-形状记忆合金 (SMA). 使用Ti-25Nb-0.3O优化的格子结构显示出更好的超弹性和机械兼容性,为Ti-6Al-4V提供了一个有希望的替代品.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物医学工程 生物医学工程
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 形状记忆合金 (SMA) 由于其独特的特性,对生物医学应用至关重要.
- - (Ti-Nb) 合金正在作为传统生物医学材料的替代品进行研究.
- 了解热力学行为对于设计有效的生物医学植入物至关重要.
研究的目的:
- 研究Ti-25Nb,Ti-25Nb-0.3O和Ti-25Nb-0.7O形状记忆合金的热力学行为.
- 开发和验证一个构成模型来模拟这些SMA的超弹性反应.
- 为了评估由这些合金制成的格子结构生物医学植入物支的性能.
主要方法:
- 开发一个来自布林森的构成模型来模拟超弹性.
- 使用Abaqus.us创建生物医学植入物支持的数值模型.
- 数字模拟与实验数据的比较.
- 评估具有不同带厚度的格子结构 (X型,蜂型).
主要成果:
- 添加氧气到Ti-25Nb合金增强相位稳定性和超弹性恢复.
- Ti-25Nb-0.3O表现出更好的应力分布均性和更均的变形.
- 格子结构中的带厚度显著影响机械反应和多孔性.
- 晶格结构中的较薄的带保持了理想的超弹性特性.
结论:
- -25Nb-0.3O合金与优化的格子几何组合,为可植入支提供了Ti-6Al-4V的可行的替代品.
- 这种组合为生物医学应用提供了更好的机械兼容性和弹性行为.
- 对于临床转化,需要对疲劳,可制造性和生物相容性进行进一步的研究.
