【摘 要】
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钛及钛合金具有较好的机械性能和生物相容性,是目前使用最广泛的生物医用金属材料之一。钛合金对磁共振成像（MRI）无磁场干扰、在口腔环境中无异味、不易刺激牙神经等优势让其在齿科领域展现出较好的临床使用效果,广泛应用于制作种植体等齿科材料。本文制备了钛锆锡三元齿科种植体用钛合金。通过将颗粒原料进行真空非自耗电弧熔炼制成铸锭后再通过热轧的方式来强化合金。通过差示扫描量热仪（DSC）和X射线衍射仪（XRD）
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钛及钛合金具有较好的机械性能和生物相容性,是目前使用最广泛的生物医用金属材料之一。钛合金对磁共振成像（MRI）无磁场干扰、在口腔环境中无异味、不易刺激牙神经等优势让其在齿科领域展现出较好的临床使用效果,广泛应用于制作种植体等齿科材料。本文制备了钛锆锡三元齿科种植体用钛合金。通过将颗粒原料进行真空非自耗电弧熔炼制成铸锭后再通过热轧的方式来强化合金。通过差示扫描量热仪（DSC）和X射线衍射仪（XRD）分别研究了锡含量对三元钛锆锡合金相转变温度和晶体结构的影响;通过金相显微镜（OM）、万能试验机研究了钛锆锡三元合金的显微组织及其力学性能的对应规律;使用电化学工作站、摩擦磨损仪分析了锡含量对钛锆锡三元合金耐腐蚀与耐磨损性能的影响。以综合性能最优异的Ti-3Zr-1Sn合金为基体,使用不同的改性方案对其进行表面生物活化处理。使用接触角测量仪、光学轮廓仪探究了不同改性方案处理表面的润湿性和粗糙度;分别使用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、XRD、X射线光电子能谱仪（XPS）分析了不同改性方案处理试样的表面形貌、表面化学成分、表面物相组成和表面元素的化学状态。本文的主要结论如下:钛锆锡三元合金的β相转变温度随着锡含量的增加逐渐降低,由889.3℃降为883.8℃。锡含量从0 wt.%增加到2.5 wt.%不会改变钛锆锡三元合金密排六方的α相晶体结构。不同成分的钛锆锡三元合金均具有由高温β相转变后出现的明显晶界与晶界内部互相平行的片状结构,这是典型的片层组织。在固溶强化和细晶强化的共同影响下,钛锆锡三元合金的拉伸强度随着锡含量的增加先升高再降低,塑性则先降低后升高。当Sn含量为1 wt.%时合金的抗拉强度为631MPa,延伸率大于10%,综合力学性能最佳。同时Sn的加入提高了钛锆锡三元合金的耐腐蚀与耐磨损性能。以综合性能最优异的Ti-3Zr-1Sn合金为基体,分别使用传统的大颗粒喷砂酸蚀（SLA）工艺、SLA+Na OH、KOH与Ca（OH）2碱液复合处理进行表面改性处理。实验结果表明:传统SLA组与SLA+Ca（OH）2组的表面结构类似,都为典型的微纳复合孔洞结构;传统SLA+Na OH组的表面形貌为三维片状结构;传统SLA+KOH组的表面形貌为三维网状结构;4组试样在改性处理后均为中等粗糙表面并且呈亲水性能。将4组试样在模拟体液浸泡一周后,表面均出现由纳米羟基磷灰石形成的钙磷沉积层。其中传统SLA+KOH组试样的沉积层最厚,羟基磷灰石的结晶度较高且晶粒尺寸较小,并且沉积羟基磷灰石的时间最短,在模拟体液中浸泡一天表面便沉积出了均匀的羟基磷灰石沉积层。综上所述,传统SLA+KOH碱液复合处理可以使Ti-3Zr-1Sn合金表面具有最佳的润湿性、粗糙度和体外生物活性。
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