生物植入用碳纳米管增强混合功能梯度材料的力学性能

摘要

利用羟基磷灰石(HA)、不锈钢316L(SS316L)和碳纳米管(CNT)制备生物医学植入体用混合功能梯度材料(FGM)。加入SS316L和CNT增强功能梯度材料离散层的HA制成三种不同类型的功能梯度材料。第一种功能梯度材料加入10%~40%(质量分数)的SS316L强化微米HA，浓度梯度为10%。第二种功能梯度材料，在第一种功能梯度材料的基础上加入0.5%(质量分数)的功能化碳纳米管。第三种功能梯度材料在第二种功能梯度材料的基础上加入微米HA和纳米HA(1：1)的混合物。所有类型的功能梯度材料在相似的压缩参数和烧结参数下，进行单轴压缩实验，并采用无压烧结技术进行烧结。结果表明，加入碳纳米管和纳米晶体HA提高了功能梯度材料的致密度。碳纳米管增强的功能梯度材料的硬度和断裂韧性增加，但是微米和纳米晶体HA增强的功能梯度材料的硬度和断裂韧性的增加更明显。