不同烧结温度下三维打印成型多孔钛植入体的实验研究

摘要

目的评价三维打印成型技术（3DP）用于多孔钛植入体制备的可行性,研究不同烧结温度对其组织结构和力学性能的影响。方法设计试件大小为25×20 mm圆柱体,设定每层的黏结面积为80%。选择纯度98.5%、颗粒直径约75μm的钛粉为原料,聚乙烯醇粉作为黏结剂,聚乙烯吡咯烷酮粉作为辅助黏结剂。通过三维打印获得多孔钛植入体试件初胚,在氩气保护下,将试件分别烧结至1 200、1 300、1 400℃;对烧结完成的试件进行性能检测,包括孔隙率、显微硬度、扫描电镜观察试件的显微结构、抗压强度及弹性模量。结果最终获得的多孔钛植入体试件,其收缩均匀、无明显变形、细节清晰、肉眼可见排列整齐的微孔结构、表面无裂纹,呈现金属光泽。在1 200、1 300、1 400℃的烧结温度下,孔隙率分别为（65.01±1.03）%、（46.73±0.73）%、（41.06±0.31）%,显微硬度为115.2±0.6、148.6±1.1、182.8±2.1,弹性模量为（5.9±0.5）、（16.2±0.9）、（34.8±1.5）GPa,抗压强度为（81.3±4.3）、（135.4±8.5）、（218.6±7.1）MPa。扫描电镜观察其孔隙相互连通成三维网状结构。结论证实了应用三维打印成型技术制备多孔钛植入体的可行性,得到的多孔钛植入体具有与骨组织相匹配的良好的生物力学相容性。