發(fā)布時間：2021-12-11 09:09

　　醫(yī)療健康及其相關(guān)領(lǐng)域?qū)哂袃?yōu)異生物性能的醫(yī)用金屬材料有著極大的需求。但隨著臨床試驗的不斷深入,常見的醫(yī)用級金屬材料如醫(yī)用鈦合金,面臨著許多因材料自身特性而引起的問題。開發(fā)和研究更多的新型醫(yī)用金屬材料來滿足相關(guān)需求成為現(xiàn)階段很多專家學者關(guān)注的焦點。在金屬材料領(lǐng)域,傳統(tǒng)合金材料主要是依托一種或兩種主金屬元素來發(fā)揮其優(yōu)異的金屬性能,近年來備受關(guān)注的高熵合金材料跳出了傳統(tǒng)合金的設(shè)計思路,創(chuàng)新地將五種或五種以上金屬元素按照等或者近似等原子配比的設(shè)計方法,開發(fā)出了許多具備優(yōu)異性能的新型金屬材料。因此,若將高熵合金的設(shè)計思路與策略運用到生物合金的設(shè)計與制備過程中,對開發(fā)新型生物醫(yī)用金屬材料將會做出有益的突破。本文結(jié)合高熵合金的典型特征“雞尾酒效應(yīng)”,將研究思路首先定位在探究Nb元素的添加對TiTaZrMoNbx高熵合金晶體結(jié)構(gòu)和組織的影響,在此基礎(chǔ)上研究Nb含量的變化對其力學性能、耐腐蝕性能、耐摩擦磨損性能的影響,具體內(nèi)容如下:（1）研究了TiTaZrMoNbx高熵合金的組織結(jié)構(gòu)與力學性能,合金的晶體結(jié)構(gòu)為雙BCC結(jié)構(gòu),對應(yīng)于ZrTiNb相和Ti Nb相。隨著Nb含量從x=0.25增加到x=1.5的... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：59 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

(TiZrNbHfTa)X高熵合金涂層的細胞活性測定[28]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-3-1.2生物醫(yī)用高熵合金材料的研究現(xiàn)狀由于疾并損傷等人體傷害的頻繁發(fā)生，人們將更多的關(guān)注點投向醫(yī)用金屬材料，而高熵合金因其優(yōu)異性能成為近年來最具研究潛力的醫(yī)用新材料之一，并受到海內(nèi)外諸多學者的探索與研究。Braic等[28]研究了(TiZrNbHfTa)N和(TiZrNbHfTa)C高熵合金作為生物醫(yī)用涂層的生物及理化性能。在模擬體液中對這種涂層材料進行測試時，發(fā)現(xiàn)這種高熵合金涂層顯著提高了基體的硬度和耐磨性能。研究發(fā)現(xiàn)，(TiZrNbHfTa)N高熵合金硬質(zhì)涂層具有約31GPa的超高硬度，并表現(xiàn)出優(yōu)異耐摩擦磨損性能。為了進一步驗證合金在生物體的細胞活性，對其細胞存活率進行測試。將成骨細胞附著于涂層上，在培養(yǎng)基中培養(yǎng)72小時后，在樣品表面仍然可以觀察到有大量細胞存在(如圖1-1、1-2所示)，細胞存活率達到80%以上，說明高熵合金作為生物涂層材料具有很強的生物活性。圖1-1(TiZrNbHfTa)X高熵合金涂層的細胞活性測定[28]圖1-2細胞接種于樣品上的熒光圖像a)鈦合金樣品;b)TiZrNbHfTa-C樣品;c)TiZrNbHfTa-N樣品[28]Todai等[29]基于一些理論參數(shù)包括熱力學混合焓相關(guān)參數(shù)(ΔHmix)、Ω、δ、價

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-電子濃度及組元元素的生物活性設(shè)計出了一種醫(yī)用級高熵合金TiNbTaZrMo。研究表明，這種高熵合金在不同的熱處理工藝條件下會得到具有不同晶格常數(shù)的BCC固溶體相，而且這種高熵合金具有良好的力學性能，包括很高的強度與塑性(如圖1-3所示)。經(jīng)細胞培養(yǎng)測得此組高熵合金的細胞活性優(yōu)于純鈦(如圖1-4所示)。圖1-3鑄態(tài)與在1273K退火168小時的TiNbTaZrMo高熵合金的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線[29]圖1-4在不同合金上培養(yǎng)吉姆薩染色的成骨細胞圖像a)SUS316L;b)CP-Ti;c)鑄態(tài)TiNbTaZrMo;d)熱處理后的TiNbTaZrMo;與e)培養(yǎng)24h后細胞密度的定量分析[29]Popescu等[30]研究了借助粉末冶金方法制備的生物醫(yī)用TiZrNbTaFe高熵合金，并探究不同加工處理工藝參數(shù)(球磨時間、壓緊度、燒結(jié)效果等)對高熵合金顯微結(jié)構(gòu)、力學性能、耐磨損性能的影響，結(jié)果如圖1-5所示，該高熵合金展示出優(yōu)于Ti-6Al-4V的耐腐蝕性能與更長的服役壽命，充分印證了高熵合金在生物領(lǐng)域的良好應(yīng)用價值。圖1-5高熵合金與Ti-6Al-4V的電極化曲線[30]

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]高熵合金輻照損傷的實驗研究進展[J]. 靳柯,盧晨陽,豆艷坤,賀新福,楊文.  材料導報. 2020(17)
[3]第一性原理計算Cu、Co含量對 CoCuFeNi系高熵合金的影響[J]. 王根,李新梅.  功能材料. 2020(03)
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[5]高熵合金AlFeCoCuTiNbx的體外血液相容性評價[J]. 喻望清,孫宇,焦二龍,肖睿,張兆鈺,張雪,崔丹.  口腔醫(yī)學. 2019(11)
[6]高熵合金的研究進展及發(fā)展趨勢[J]. 周航,楊少鋒,楊亞楠,嚴星,楊威,田華東.  熱加工工藝. 2018(18)
[7]高熵合金在高速切削刀具上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J]. 梁紅玉,羅娟,顏雨飛.  材料導報. 2013(05)
[8]多主元高熵合金的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 朱海云,孫宏飛,李業(yè)超.  新材料產(chǎn)業(yè). 2008(09)



本文編號：3534402