生物医用TiNiCu合金的表面改性及其性能研究

发布时间：2020-07-29 22:27

【摘要】：本文以生物医用Ti_(49.2)Ni_(50.8-x)Cu_x(x=5,7,10at.%)合金为研究对象,通过热氧化和氮离子注入技术对其进行表面改性,旨在保证其具有良好超弹性的同时改善其表面性能,系统研究了热氧化温度和氮离子注入剂量等对表面改性后合金的组织结构、相变行为、力学性能、耐腐蚀性、接触角、溶血率和抗菌性能,探讨了合金组织结构-表面改性工艺-性能之间的内在联系,为其在生物医用领域,尤其是口腔正畸领域的应用提供理论指导和实验参考。热氧化研究结果表明,随着热氧化温度的升高,TiNiCu合金表面颜色从冷轧态的银白色依次变为金黄色(400℃/1h)、宝石蓝色(450℃/1h)和浅蓝色(500℃/1h);基体中黑色析出相的尺寸先增大后减小,白色析出相的数量则逐渐减小直至消失;合金中B19、TiO和TiO_2相含量逐渐增加,并出现了NiO和CuO。热氧化处理后TiNiCu合金在加热和冷却过程发生B19?B2一步相变,其奥氏体转变终了温度(A_f)随着热氧化温度的升高而增加,400℃/1h热氧化后A_f温度约为23℃,450℃/1h和500℃/1h热氧化后A_f温度高于37℃。与冷轧态合金相比,TiNiCu合金经过表面热氧化处理后的硬度、耐磨性、耐蚀性和对大肠杆菌的抗菌性均提高,而表面接触角和溶血率略下降。经400℃/1h热氧化处理的TiNiCu合金兼具超弹性和良好的表面性能。在氮离子注入表面改性过程中,随着氮离子注入时间的增加,TiNiCu合金的表面粗糙度增加,表面N/Ti原子比逐渐增加且在注入10h后趋于稳定,合金中Ti_2N和TiN相含量逐渐增加,注入时间小于10h时主要以Ti_2N为主,注入时间大于10h后主要以TiN为主。TiNiCu合金基体中铜含量的增加有利于TiN相的形成。氮离子注入改性后TiNiCu合金在加热和冷却过程中发生B19?B2一步相变,其A_f温度均低于37℃。TiNiCu合金氮离子注入表面改性后的硬度、耐磨性、耐蚀性、力学性能和抗菌性均得到改善。当N离子注入时间为10h时,不同热机械处理状态(冷轧+退火、冷轧+时效)的TiNiCu合金的超弹性稳定性得到了提高。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.4;R318.08
【图文】：

传统离离子注入装装置示意图[118]

等离子体体浸没式离子子注入装置置示意图

尺寸的正畸正畸的治疗图1.3 正腔正畸临床弓丝非常常金属弓丝研。近年来，时，非金属常使用的正钛合金丝自疗过程中，优异的性能耐腐蚀性和i)合金具有提供了持续患者造成的钛合金弓丝疑问，含镍皮炎、呼吸且镍钛合金些缺点限制畸弓丝，因疗过程和治正畸治疗图床治疗中用常用。由于研究也取得为了满足属材料的研正畸弓丝的自二十世纪临床镍钛能，其中镍和生物相容有超弹性和形续柔和的正的痛苦[58]。丝在正畸治镍合金在临吸道疾病等金相变温度制了镍钛弓哈尔滨工因此，正畸弓疗效果有着不锈钢、镍于正畸临床的得了突破

【参考文献】

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本文编号：2774581