3D打印-凝胶注模制备蜂窝状Ti-6Al-4V多孔钛骨骼的研究

石永亮¹，郭志猛²，李秀敏¹，戚翠芬¹，杨晓彩¹

1. 河北工业职业技术学院材料工程系2. 北京科技大学新材料技术研究院

摘 要：研究了一种通过3D扫描、3D打印并翻模制备多孔钛人体骨骼模型的方法:以Ti-6Al-4V粉末为原料,聚乙烯醇为造孔剂,通过水基凝胶注模-真空烧结制备出与原件尺寸偏差为±0.5 mm的多孔钛骨骼模型。研究了干燥、烧结过程的物相、收缩率、强度、孔隙率及孔隙结构变化。结果表明:整个凝胶注模干燥与真空烧结过程中多孔钛坯体收缩均匀一致,径向收缩率为16.11%,轴向收缩率为16.04%。经1 200℃烧结、保温2 h,多孔钛获得最佳性能,其组织呈现出均匀的蜂窝结构,孔径大小为100³50μm,微孔尺寸小于10μm,孔隙率为70.56%,开孔率为65.60%,抗压强度为194 MPa,抗弯强度为105 MPa,结构与性能都能够满足制作人体骨骼的使用要求。

关键词：3D打印;多孔钛;凝胶注模;收缩率;造孔剂;