《鎂鈣合金接骨板近無缺陷銑削表面創成機理及控制策略》是依託濟南大學，由喬陽擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鎂鈣合金接骨板近無缺陷銑削表面創成機理及控制策略
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：喬陽
- 依託單位：濟南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
需進行壞損骨修復和替換的人群比例在逐年增加，植入式骨折固定器在臨床上的套用日益廣泛。為保證植入體的各項性能指標並控制降解速率，以實現植入體在人骨癒合後逐漸降解直至最終消失的臨床目的，鎂鈣合金成為未來生物醫用植入體的重要材料之一。在生物環境與植入體材料的反應中，材料表面起著非常重要的作用，控制植入體材料表面缺陷可有效改善材料的植入效果。本項目擬針對骨折固定器接骨板零件加工和套用中存在的問題，以獲得近無缺陷高質量的醫用鎂鈣合金接骨板零件表面為目標，提出一種集成銑削加工表面“成型”與表面特徵“成性”於一體的加工工藝，開展醫用鎂鈣合金材料銑削表面創成機理與控制策略研究，控制銑削工藝參數對表面特徵的影響，結合人體體液模擬腐蝕試驗，建立醫用鎂鈣合金銑削表面特徵產生與主動控制模型，開發整套銑削加工工藝，對於豐富切削加工理論，縮短工藝鏈，保障被植入人體的健康具有重要的理論意義和套用價值。
結題摘要
鎂合金因其良好的力學性能和降解特性引起了國內外學者的廣泛關注。醫用鎂合金替代現有金屬材料套用於接骨板領域，將有效解決骨折痊癒後取出接骨板造成的二次傷害問題。本項目以直型鎖定加壓接骨板加工技術為中心，對鎂鈣合金材料的切削表面特徵和接骨板的加工工藝進行了較為系統的研究。為滿足醫用植入體材料的要求，首先進行了合金的製備與強化研究。在對MgCa0.8合金的擠壓強化試驗中發現，合金的力學性能和耐腐蝕性能均有大幅度提高，通過對合金腐蝕失重率的極差分析得到了合理的擠壓工藝，並將該工藝套用於其它Ca含量的合金，優選出適用於接骨板材料的合金配比。針對MgCa0.8合金切削參數對切削過程的影響展開研究。試驗使用單因素試驗法獲得了切削速度、進給量和切削深度的改變對切削力的影響規律，並採用Third Wave AdvantEdge仿真軟體進行了相同參數下的切削仿真驗證並得到了一致的結果，為後期MgCa0.8材料的切削加工提供了理論依據。建立了切削力模型並對模型進行了顯著性檢驗，切削用量中對切削力影響最顯著的是進給量，其次為軸向切深、切削速度、徑向切深。接骨板的臨床套用對其表面質量有著嚴格的要求，為了獲得較高的表面質量，針對MgCa0.8材料銑削加工參數對表面特徵的影響展開研究。試驗確定了合理的銑削方式，設計了所用試件的形狀和尺寸並使用單因素試驗法獲得了切削速度、進給量和切削深度參數的改變對工件表面粗糙度值影響的規律。通過正交銑削試驗，建立並驗證了已加工表面粗糙度模型，建立了已加工表面殘餘應力與切削速度、進給量、軸向切深和徑向切深關係的數學模型。研究了直型鎖定加壓接骨板的加工工藝。研究中選取了各工序的加工用刀具，分析並確定了合理的夾持方案和工藝路線，設計製作了加工用夾具，利用數控加工中心並採用前期試驗確定的切削參數進行了直型鎖定加壓接骨板各工序的加工，最後對接骨板進行了標準化檢測並總結了加工過程中存在的問題和尚待改進之處。
