骨架构参数及其与粉末床熔融增材制造钛晶格设计的关联
材料科学
2022-09-28 v2 应用物理
摘要
钛（Ti）及 Ti-6Al-4V 晶格的增材制造（AM）已被提出用于骨植入物和增强装置。Ti 与 Ti-6Al-4V 具有优良的生物相容性、耐腐蚀性和疲劳强度，适用于骨应用；然而，对应于人体骨小梁与皮质骨自然微尺度和中尺度架构的 Ti-6Al-4V 晶格设计最优参数尚不清楚。本文完成了一项综合综述，将人体骨中的自然晶格架构特性与用于骨替换和修复的 Ti 及 Ti-6Al-4V 晶格结构进行比较。Ti 和 Ti-6Al-4V 晶格孔隙率介于 15% 至 97%，多数研究报道孔隙率在 50–70%。皮质骨孔隙率约为 5–15%，而 50–70% 孔隙率的晶格能达到可比的刚度、压缩强度和屈服强度。骨小梁报道孔隙率范围为 70–90%，骨小梁厚度介于 120–200 {\mu}m。现有粉末床熔融技术已制造出 200–1669 {\mu}m 的杆件与壁厚。这表明当前 Ti 和 Ti-6Al-4V 晶格结构的 AM 与骨小梁架构重叠有限，意味着用晶格复制自然骨小梁参数极具挑战性。本综述通过明确 Ti 和 Ti-6Al-4V 晶格与骨微架构自然参数的对应关系，丰富了知识体系，并就设计与 AM 建议提供进一步指导，以弥补粉末床熔融技术中已认知的性能差距。
引用
@article{arxiv.2105.07945,
title = {Architectural bone parameters and the relationship to titanium lattice design for powder bed fusion additive manufacturing},
author = {Martine McGregor and Sagar Patel and Stewart McLachlin and Mihaela Vlasea},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.07945},
year = {2022}
}