無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。作為生物材料長期植入人體后。Ni、Be元素會對人體組織器官等產生危害，含量過高可致命。因此有必要通過成分優(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

2、 Ni型Ti基非晶合金。使得 Ti基非晶合金能夠真正運用到生物醫(yī)用領域，為人類的健康做出應有的貢獻。
　　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基非晶合金研究現狀，結合微合金化在鈦合金材料中的應用，以制備性能良好的無 Ni型 Ti基非晶合金為最終目標，選擇綜合性能較好的Ti40Cu39Zr10Ni11非晶合金作為母合金，結合 Inoue經驗準則，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 Ni型非晶合金的組織以及熱穩(wěn)定性，結合電化學實驗和掃描電鏡（SEM）對成分優(yōu)化后的非晶合金在模擬體液中的生物耐蝕性能進行初步評價，選取無Ni型 Ti40Cu39Zr10Sn11、Ti40Cu39Z

4、r10Fe11及母合金進行 X射線光電子能譜（XPS）分析，探究表面鈍化膜成分對 Ti基非晶合金的生物耐蝕性能影響，最終通過動態(tài)凝血及溶血試驗初步判斷無 Ni型Ti基非晶合金的血液相容性。根據實驗結果判斷無Ni型非晶合金試樣是否具有作為生物材料應用的可行性。研究結果表明：
　　（1）在Ti40Cu39Zr10Ni11非晶體系中添加Sn元素后，合金試樣均表現為完全的非晶態(tài)結構，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。對于無 Ni型Ti40Cu39Zr10Sn11非晶合金，其過冷液相區(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為極化過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。
　　（2）同樣Fe元素的添加，非晶體系均表現為非晶結構。Fe元素的添加使得非晶合金的熱穩(wěn)定性基本不變，當 Fe元素完全

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