無(wú)Ni型Ti基非晶合金的制備及性能研究.pdf

1、目前，Ti基非晶合金因其優(yōu)異的力學(xué)性能及良好的抗腐蝕能力，逐漸成為生物材料中較為熱門的一類。但是在已開發(fā)出的性能良好的Ti基非晶合金中，大多存在生物安全性較差的金屬元素 Ni、Be等，或存在一些貴金屬元素，如 Pd、Ag等。作為生物材料長(zhǎng)期植入人體后。Ni、Be元素會(huì)對(duì)人體組織器官等產(chǎn)生危害，含量過(guò)高可致命。因此有必要通過(guò)成分優(yōu)化改善 Ti基非晶合金的生物安全性，希望能夠在不降低非晶合金玻璃形成能力的情況下，制備出安全可靠且成本較低的無(wú)

2、 Ni型Ti基非晶合金。使得 Ti基非晶合金能夠真正運(yùn)用到生物醫(yī)用領(lǐng)域，為人類的健康做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
　　眾所周知，微合金化即能提高非晶合金的玻璃形成能力，同時(shí)也能改善非晶合金的耐腐蝕性能。本文基于 Ti基非晶合金研究現(xiàn)狀，結(jié)合微合金化在鈦合金材料中的應(yīng)用，以制備性能良好的無(wú) Ni型 Ti基非晶合金為最終目標(biāo)，選擇綜合性能較好的Ti40Cu39Zr10Ni11非晶合金作為母合金，結(jié)合 Inoue經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則，挑選成本較低且性能較好的S

3、n元素和 Fe元素添加并取代 Ni元素，采用單輥甩帶法制備出一系列 Ti40Cu39Zr10Ni11－xMx（M=Sn。Fe; x＝0,3,7,11 at％）非晶合金薄帶。使用X射線衍射儀（XRD）和差示掃描量熱儀（DSC）分析了低 Ni及無(wú) Ni型非晶合金的組織以及熱穩(wěn)定性，結(jié)合電化學(xué)實(shí)驗(yàn)和掃描電鏡（SEM）對(duì)成分優(yōu)化后的非晶合金在模擬體液中的生物耐蝕性能進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，選取無(wú)Ni型 Ti40Cu39Zr10Sn11、Ti40Cu39Z

4、r10Fe11及母合金進(jìn)行 X射線光電子能譜（XPS）分析，探究表面鈍化膜成分對(duì) Ti基非晶合金的生物耐蝕性能影響，最終通過(guò)動(dòng)態(tài)凝血及溶血試驗(yàn)初步判斷無(wú) Ni型Ti基非晶合金的血液相容性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果判斷無(wú)Ni型非晶合金試樣是否具有作為生物材料應(yīng)用的可行性。研究結(jié)果表明：
　　（1）在Ti40Cu39Zr10Ni11非晶體系中添加Sn元素后，合金試樣均表現(xiàn)為完全的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，Sn元素的添加使得非晶合金體系的熱穩(wěn)定性基本不變，而生物

5、耐蝕性能有所提高。對(duì)于無(wú) Ni型Ti40Cu39Zr10Sn11非晶合金，其過(guò)冷液相區(qū)ΔTx為37 K，玻璃形成能力也稍有提高。生物耐蝕性能的提高表現(xiàn)為極化過(guò)程中自腐蝕電位的右移以及自腐蝕電流密度的降低，Ti40Cu39Zr10Sn11非晶合金具有最寬的鈍化區(qū)間以及較高的自腐蝕電位，表明其具有較好的生物耐蝕性能。
　?。?）同樣Fe元素的添加，非晶體系均表現(xiàn)為非晶結(jié)構(gòu)。Fe元素的添加使得非晶合金的熱穩(wěn)定性基本不變，當(dāng) Fe元素完全

6、取代 Ni元素后，無(wú) Ni型Ti40Cu39Zr10Fe11非晶合金的過(guò)冷液相區(qū)ΔTx為35 K。其在 PBS溶液中的耐蝕性能相對(duì)于母合金以及 Ti40Cu39Zr10Sn11非晶合金，自腐蝕電位更大，鈍化區(qū)間更寬。SEM圖像中，Ti40Cu39Zr10Fe11非晶合金表面點(diǎn)蝕坑較少且腐蝕程度較淺。說(shuō)明兩種無(wú) Ni型非晶合金在模擬體液中均具有優(yōu)異的耐蝕性能。
　　（3）XPS分析表明，相比 Ti40Cu39Zr10Ni11母合金，