ECAP和热处理对CP-Ti的耐蚀性和生物活性的影响

发布时间：2017-09-02 11:33

  本文关键词：ECAP和热处理对CP-Ti的耐蚀性和生物活性的影响

  更多相关文章： 工业纯钛 电化学行为 表面形貌 耐腐蚀性 生物活性

【摘要】：随着全球人口老龄化的发展趋势,人们对医疗器械和医疗制品质量的需求也越来越高。钛和钛合金以其高比强度,高耐蚀性和生物活性而受到临床的青睐。纯钛不含有有毒的合金元素,而且通过等通道转角挤压的方法可以提高纯钛的力学性能,近年来的研究显示,ECAP(等通道转角挤压)处理增强了纯钛的耐蚀性和生物活性,然而,有关的机理的理解却还很欠缺。本课题在对CP Ti(工业纯钛)进行不同工艺的热处理和ECAP处理的基础上,进行两大部分实验。一是利用电化学测试技术研究CP-Ti的腐蚀行为,分析塔菲尔曲线和电化学交流阻抗谱,结合EBSD取向图评价不同微观组织对纯钛耐腐蚀性的影响;二是对处理后试样进行为期两个月的浸泡腐蚀,通过XPS技术对试样表面进行组成成分半定量分析,利用SEM观察试样表面的形貌组织及EDS微区成分分析,研究不同处理工艺后纯钛的生物活性。得出以下结论:ECAP后纯钛发生了纯剪切变形,晶粒得到很大程度上的细化,组织方向性最强;水冷后试样产生了马氏体相变,晶粒较大,组织呈现出细密的层状结构;而炉冷后为魏氏组织,晶粒粗大、组织杂乱且方向性最差;三种工艺下试样的耐蚀能力大小为ECAP水冷炉冷。在模拟体液(SBF+BSA)下浸泡两个月后试样表面存在大量的TiO2、少量的Ti_2O_3和少量CaP化合物。结合O、Ca、P的含量,以及SEM扫描电镜观察到的沉积物,得出ECAP处理表面氧化膜最为致密,且沉积CaP化合物的数量大于炉冷和水冷试样,即ECAP处理后纯钛的生物活性(在人体模拟体液中试样表面形成磷灰石的能力)得到很大的改善,认为这是导致ECAP处理后纯钛耐蚀性和生物活性高的原因。
【关键词】：工业纯钛 电化学行为 表面形貌 耐腐蚀性 生物活性
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG379;TG166.5;TG146.23
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-21
• 1.1 钛及钛合金概述12-13
• 1.1.1 钛及钛合金在国防工业的应用12
• 1.1.2 钛及钛合金在国民经济的应用12-13
• 1.2 生物医用钛13-17
• 1.2.1 医用钛的生物活性研究13-15
• 1.2.2 医用钛的电化学腐蚀研究15-17
• 1.3 提高钛使用性能的方法17-20
• 1.3.1 热处理17-18
• 1.3.2 ECAP18-20
• 1.4 本课题主要研究内容和意义20-21
• 第二章 电化学实验过程21-29
• 2.1 实验所需设备21
• 2.2 实验前准备21-25
• 2.2.1 材料准备21
• 2.2.2 热处理实验21-22
• 2.2.3 ECAP工艺22-23
• 2.2.4 试样表面准备23-24
• 2.2.5 电化学腐蚀溶液24-25
• 2.3 实验过程25-28
• 2.3.1 电化学工作站25-26
• 2.3.2 开路电位测试26
• 2.3.3 电化学阻抗测试26-27
• 2.3.4 Tafel曲线测试27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 电化学实验结果分析29-40
• 3.1 CP-Ti微观组织分析29-30
• 3.2 CP-Ti耐蚀性分析30-39
• 3.2.1 开路电位30-31
• 3.2.2 Tafel曲线31-34
• 3.2.3 电化学交流阻抗谱34-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第四章 浸泡腐蚀实验过程40-46
• 4.1 实验所需设备40
• 4.2 实验前准备40-42
• 4.2.1 材料准备40-41
• 4.2.2 浸泡溶液配置41-42
• 4.3 实验过程42-45
• 4.3.1 浸泡实验42
• 4.3.2 X射线光电子能谱仪42-43
• 4.3.3 数据分峰及拟合43-44
• 4.3.4 观察试样表面形貌44-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 浸泡实验结果分析46-56
• 5.1 XPS分峰处理结果46-53
• 5.1.1 XPS全谱图46-47
• 5.1.2 XPS分峰与拟合47-53
• 5.2 SEM和EDS53-55
• 5.2.1 浸泡后表面形貌53-54
• 5.2.2 微区元素分析54-55
• 5.3 本章小结55-56
• 第六章 总结与展望56-58
• 6.1 结论56-57
• 6.2 展望57-58
• 参考文献58-62
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文62

【参考文献】

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本文编号：778335