醫(yī)用鈦合金Ti13Nb13Zr表面改性層制備及其性能研究.pdf

1、鈦合金如Ti13Nb13Zr由于具有低彈性模量、高強(qiáng)度、高韌性、高疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性以及良好生物相容性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空、化學(xué)和生物醫(yī)用領(lǐng)域。然而，鈦合金植入人體內(nèi)，常常會(huì)由于硬度低、耐磨性差而導(dǎo)致植入體失效。針對(duì)以上問(wèn)題，本文采用磁控濺射鍍膜和等離子氮化技術(shù)，在Ti13Nb13Zr合金表面制備改性層，并對(duì)兩種表面改性合金的組織結(jié)構(gòu)、顯微硬度及膜基結(jié)合力進(jìn)行測(cè)試。對(duì)比未處理的基材，分析了改性合金在不同介質(zhì)中的摩擦學(xué)性能及在人工模擬

2、體液中的電化學(xué)行為，同時(shí)探討其相應(yīng)機(jī)理。研究結(jié)果表明:
　　(1)對(duì)兩種改性層的組織成分及結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。經(jīng)鍍膜和滲氮改性后Ti13Nb13Zr基體表面均形成了組織致密均勻的改性層，厚度分別約為3μm和5μm。滲氮處理表面主要由TiN和Ti2N相組成，鍍膜處理表面主要由TiN相組成。
　　(2)對(duì)兩種改性合金的力學(xué)性能進(jìn)行研究。兩種改性合金的表面復(fù)合硬度是基材的4倍。經(jīng)滲氮處理后的改性層與基材有良好的結(jié)合性能，而鍍膜處理后的薄

3、膜與基材的結(jié)合強(qiáng)度較差。
　　(3)對(duì)兩種改性合金的摩擦磨損性能及機(jī)理進(jìn)行研究，并在相同的條件下與基材進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，以剛玉球?yàn)榕涓?，在大氣介質(zhì)中，兩種改性處理對(duì)基材均有減摩作用;在人工模擬體液中，兩種改性處理對(duì)基材均沒(méi)有減摩作用;在大氣和人工模擬體液介質(zhì)中，兩種改性處理均不同程度的提高了Ti13Nb13Zr的耐磨性。在大氣介質(zhì)中，改性試樣的磨損機(jī)理主要是磨粒、氧化、粘著磨損;在人工模擬體液介質(zhì)中，改性試樣的磨損機(jī)理主要是磨粒