简介:摘 要:近年来,钛合金在石油、化工、治金、生物医学和体育用品等领域开始应用,并成为新工艺、新技术、新设备不可缺少的原材料。随着钛合金的大量应用,其治金质量问题也日益引起业界人士的广泛关注,于是钛合金的治金质显得越来越重要。目前钛合金80%以上以变形钛合金使用,如锻件、锻棒及轧制型材等形式。锻造变形是保证钛合金材料获得理想组织与性能的最主要手段,但是不正确的锻造工艺往往会使钛合金产品出现一些不理想的组织和治金缺陷,从而恶化其力学性能,给钛合金产品的正常使用造成潜在危害同时给生产及使用家造成大量浪费,故研究分析各种钛合金锻造缺陷的形成机理,并采取有效预防措施具有十分重要的价值。
简介:【摘要】本文以某型飞机钛合金隔板零件为例,通过分析影响零件重量的几个因素,分析出国标中的材料厚度公差与航标中的重量控制公差存在不匹配的问题。针对材料厚度对零件重量的影响,制定和实施了材料加严控制要求,并给出相应的解决方案。
简介:
简介:摘要目的探讨电子束熔融(EBM)制备多孔钛合金融合器的力学性能、生物相容性及椎间融合效果。方法通过计算机设计和EBM技术制备多孔钛合金(Ti-6Al-4V)融合器,通过电子显微镜观察其表征和微观结构,通过体外力学试验评估其弹性模型和抗压强度,通过四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色法(MTT)法评估生物相容性。选取12只雄性成年小尾寒羊,建立小尾寒羊颈椎椎间融合模型,按照随机数字表法分为两组,每组6只。实验组置入3D打印椎间融合器,对照组置入聚醚醚酮(PEEK)融合器(中空处含有碎骨粒)。术后6个月行X线片检查,观察融合器是否有移位、松动或下沉;Micro-CT观察椎间隙骨小梁生长情况;组织学观察微观结构下椎间融合情况,分析两组融合器内的矿化骨百分比(MBF)和材料-骨结合百分比(BA)。结果多孔钛合金融合器是一个中间为八面体金属小梁、外围为金属框的结构,金属小梁的直径为(413±78)μm,孔径为(597±46)μm,孔隙率为(54.8±5.8)%;弹性模量为(19.6±0.8)GPa,压缩强度为(37.6±2.3)GPa,刚度为(17 633±882)N/mm;多孔钛合金融合器具有良好的生物相容性。两组X线片均未见融合器出现移位和松动。两组Micro-CT检查可见贯通整个椎间隙的骨小梁分布,实现了骨性融合;实验组新生骨组织对金属小梁形成了结合紧密,对照组新生骨质和PEEK融合器之间仍可见到空隙。组织学显示实验组椎间隙MBF为(43.7±10.6)%,与对照组[(46.5±11.4)%]差异无统计学意义(P>0.05),而对照组骨小梁和PEEK融合器交界处可见较多的纤维组织包裹,骨组织与PEEK融合器未形成紧密融合;实验组BA为(53.7±12.8)%,对照组为(7.5±2.8)%(P<0.05)。结论EBM制备多孔钛合金融合器具有合适的力学性能和孔隙率、良好的生物相容性和椎间融合效果,具有临床应用前景。
简介:摘要目的分析镀碳基纳米多层膜钛合金球头五百万次摩擦磨损实验产生的颗粒特征,并与钴铬钼合金(CoCrMo)球头对比,以评估新型镀膜球头摩擦磨损性能的优劣。方法根据球头种类不同,将髋关节摩擦磨损实验设置为3组:A、C组分别选用进口及国产的CoCrMo球头,B组选用镀碳基纳米多层膜的钛合金球头(Ti6Al4V)。所有球头均与相同的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)髋臼杯配伍。3组关节在髋关节模拟机运行五百万次后收集血清样本,消解稀释后依次通过5 μm、1.2 μm及0.4 μm的滤膜过滤。使用扫描电镜在滤膜上随机选取颗粒图像,确定颗粒元素种类及成分结构,计算颗粒的大小、形状、数量及体积等相关参数,比较组间相关参数的差异,以评估新型镀膜球头摩擦磨损性能。结果各组颗粒主要成分均为UHMWPE,且多为亚微米级(粒径<1 μm),B组亚微米级颗粒占比为49.4%,显著低于A组的75%及C组的60%(χ2=66.032、31.754,均P<0.017)。各组颗粒均以类圆形为主,形状相关参数纵横比(AR)组间无统计学差异(χ2=0.590,P=0.744)。B组颗粒数量在全部滤膜上均明显少于C组(t=9.960、8.019、5.790,均P<0.01),在0.4 μm滤膜上显著少于A组(t=7.810,P=0.000)。结论新型镀碳基纳米多层膜钛合金球头摩擦磨损性能明显优于国产球头,部分超过进口球头水平,对预防UHMWPE颗粒诱导的骨溶解和无菌性松动有积极作用。
简介:摘要目的个体化设计及制作3D打印下肢假体,探讨其重建下肢恶性骨肿瘤切除后大段骨缺损的可行性并评估短期临床疗效。方法收集2017年1月至2019年5月6例于我院就诊并治疗的下肢恶性骨肿瘤患者资料,其中男3例,女3例;年龄(8.67±1.11)岁(范围:6~11岁)。6例均为原发性骨肿瘤,Enneking分期均为ⅡB,其中左胫骨肿瘤3例,右胫骨肿瘤2例,右股骨肿瘤1例。结合术前影像学数据个体化设计3D打印假体,采用三维有限元分析对假体的的力学性能进行评估。于肿瘤切除后,将3D打印假体进行安装固定以重建下肢大段骨缺损。术后定期对患者进行临床随访及影像学评估。使用国际骨骼肌肉肿瘤保肢功能评分系统(Musculoskeletal Tumor Society,MSTS)对肢体的功能状态进行评估,并详细记录肿瘤学结果和假体并发症。结果6例均顺利完成手术,3例行左胫骨肿瘤切除手术,2例行右胫骨肿瘤切除手术,1例行右股骨肿瘤切除手术,肿瘤切除后骨缺损长度(18.19±3.74)cm,平均手术时间(165.83±54.17)min,平均术中出血(233.33±133.33)ml。有限元分析数据显示:假体整体应力低于相应材料的最大力学强度;3D打印假体与切除缺损匹配良好,符合预期效果。术后平均随访(16.83±7.17)个月。至末次随访,6例均存活且无肿瘤复发及转移;术后各次随访中所有假体稳定,未发生假体周围感染、无菌性松动、假体断裂等并发症,影像学检查可见假体断端与骨整合良好。末次随访时6例下肢功能MSTS评分83.67%±9.11%。结论个体化设计3D打印假体重建下肢骨肿瘤切除后大段骨缺损,可获得满意的短期临床疗效。
简介:摘要3D打印技术制备复杂形态骨科金属植入物具有快速、高效的特点,而钛及钛合金是目前3D打印金属植入物最常用的原材料。3D打印多孔钛及钛合金假体具有生物相容性好、高比强度、低弹性模量的特点,相关临床试验证明其支撑可靠,骨修复效果良好。钽金属具有与钛金属类似的理化性质,相关研究显示其具有良好的骨诱导性。近年来,3D打印技术制备个性化多孔钽金属假体也越来越被关注,但现有相关研究仍有限。本文通过对既往国内外关于多孔钛和多孔钽的研究报道进行回顾,从制造工艺、机械性能、生物相容性、表面改性、骨整合效应和临床应用及钛合金方面对两类多孔金属的性能进行比较,同时展望了多孔钛和多孔钽相关骨科个性化置入产品在未来的应用前景。
简介:摘要目的比较直径2.0 mm与2.5 mm螺钉固定基于正常人群肘关节形态而完成的3D打印钛合金尺骨冠突假体的力学稳定性。方法通过对正常骨性结构的成年受试者的肘关节进行CT扫描并行三维重建后设计尺骨冠突假体,分别模拟使用直径为2.0 mm及2.5 mm的螺钉进行固定。对屈肘30°、90°、130°下两种直径螺钉固定尺骨冠突假体的稳定性进行有限元分析并比较其等效应力峰值和假体最大位移量。结果肘关节屈曲30°时,2.0 mm组螺钉与2.5 mm组螺钉的等效应力峰值分别为56.29 MPa及39.96 MPa,假体最大位移量分别为0.038 0 mm及0.029 0 mm;肘关节屈曲90°时,2.0 mm组螺钉与2.5 mm组螺钉等效应力峰值分别为8.97 MPa及8.12 MPa,假体最大位移量分别为0.006 5 mm及0.005 8 mm;肘关节屈曲130°时,2.0 mm组螺钉与2.5 mm组螺钉等效应力峰值分别为10.03 MPa及9.32 MPa,假体最大位移量分别为0.007 9 mm及0.006 6 mm。两种螺钉固定方式的最大等效应力均位于螺钉的顶帽与顶杆螺纹交界处,直径2.5 mm螺钉的等效应力峰值在同一屈曲角度时较2.0 mm螺钉低;在尺骨冠突假体位移方面,不论何种屈曲角度,2.5 mm螺钉固定的假体位移量均较2.0 mm螺钉小。结论直径2.5 mm螺钉较2.0 mm螺钉固定3D打印钛合金尺骨冠突假体固定更稳定。
简介:摘要目的分析对多发肋骨骨折患者采用镍钛合金肋骨环抱器结合电视辅助胸腔镜下可吸收线肋骨捆扎牵引技术治疗的临床优势。方法选取本院2017年10月至2019年10月期间收治的多发肋骨骨折患者148例作为研究对象,按照就诊时间分成两组,各74例。观察组采用环抱器接骨结合胸腔镜治疗,对照组采用常规环抱器接骨治疗。统计两组患者临床治疗效果以及感染等不良反应的发生情况;对比两组患者手术时间、胸痹缓解时间、下床活动时间、拔除引流管时间、手术出血量、胸管引流量等临床各项指标;对比两组患者术前术后VAS疼痛评分以及PaO2(动脉血氧分压)、PaCO2(动脉血二氧化碳分压)水平变化。结果观察组治疗效果为93.24%,高于对照组74.32%,不良反应发生率为2.70%,低于对照组9.46%,差异均有统计学意义(均P<0.05);观察组手术时间、胸痹缓解时间、下床活动时间、拔除引流管时间、手术出血量、胸管引流量分别为(56.71±5.35)min、(4.31±1.06)d、(7.84±2.46)d、(3.02±0.84)d、(83.28±11.22)ml、(321.76±53.65)ml,均优于对照组(85.13±7.39)min、(11.44±4.53)d、(15.75±4.68)d、(5.48±1.22)d、(174.56±19.28)ml、(563.48±94.37)ml,差异均有统计学意义(均P<0.05);术前,两组患者疼痛评分比较,差异无统计学意义(P>0.05);术后1 d、3 d,观察组疼痛评分分别为(7.11±0.32)分、(3.47±0.29)分,均低于对照组(8.45±0.33)分、(5.88±0.36)分,差异均有统计学意义(均P<0.05);术前,两组患者血气指标比较,差异均无统计学意义(均P>0.05);术后,观察组PaO2、PaCO2指标分别为(105.32±2.75)mmHg(1 mmHg = 0.133 kPa)、(28.92±1.12)mmHg,均优于对照组(80.21±3.14)mmHg、(43.56±1.55)mmHg,差异均有统计学意义(均P<0.05)。结论对多发肋骨骨折采用镍钛合金肋骨环抱器结合电视辅助胸腔镜下可吸收线肋骨捆扎牵引技术治疗能够有效改善患者各项临床指标,提高治疗有效率,降低不良反应发生率,利于患者预后恢复。
简介:摘要:巴氏合金作为传统的轴瓦材料,其具有良好的顺应性、耐蚀性和耐磨性。但是,由于巴氏合金质地相对较软,需要与强度较高的基材进行复合,才能够作为轴承衬套使用在工业制造中。传统的巴氏合金轴瓦制备方式多为离心浇铸,此类巴氏合金轴瓦偏析严重,组织粗大,结合强度低且极易发生脱落。各种缺陷如气孔、疏松等也经常出现在离心浇铸的巴氏合金轴瓦产品中。铝合金材料由于其自身质量小,且耐蚀性能优良,在加工时成形性能好,同时某些铝合金的导电导热性也比较好,因此被广泛应用在航空航天以及各类动力交通领域中。文中选用铝合金材料为基材,利用 MIG焊工艺,在铝合金表面堆焊巴氏合金层,系统地研究在其他焊接工艺参数(如焊接电流、电弧电压等)不变的情况下,焊接速度对结合界面的显微组织、力学性能等问题的影响。