医用钛合金的纳米力学性能、腐蚀磨损和抗菌性能研究
发布时间：2020-12-11 21:52
近年来,钛（Ti）和钛合金有较好的生物兼容性和力学性能等优点,而被广泛地作为生物医用材料植入人体。为了进一步改善生物力学兼容性,含有无毒元素锆（Zr）、锡（Sn）、钼（Mo）和铌（Nb）的新型钛合金引起了科研工作者的关注。Zr元素是一种有良好生物相容性的元素,且Zr元素与Ti元素处于同一主族,因此,他们的性质相似,比如密度小、力学性能较好及生物兼容性优良。因此,Ti-Zr合金在学术领域引起了广泛的关注。本文制备出新型二元合金Ti-1Zr,Ti-2Zr及Ti-16Zr合金,利用摩擦磨损仪测试合金在模拟人工体液中的耐磨性能,利用纳米压痕仪测试合金的纳米力学性能,利用电化学方法测试试样在人工体液中的耐腐蚀性能。此外,合金植入人体后容易感染细菌,使其不能正常发挥作用,因此,在Ti-Zr合金上,利用阳极氧化和恒电位电沉积复合法制备Cu/TiO2薄膜,研究其抗菌性能。本文所做工作和结果如下:（1）采用纳米压痕测试,研究cpTi、Ti-1Zr、Ti-2Zr及Ti-16Zr合金的纳米力学性能。结果表明,与Ti-Zr合金相比,cpTi抵抗外界载荷的能力强,塑性变形小,硬度大。随着Z...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国生物医用材料市场规模及发展预测
2 2正如反应（1-6）所示，沉淀物2Mg(OH) 与 Cl 发生反应生成了可溶性2MgCl 点蚀的发生，从而使镁和镁合金发生腐蚀，这样会使植入人体中的材料失效和镁合金具有许多优异的材料特性，但是其腐蚀速率很难控制，这就限制了学领域的应用。3 钛和钛合金在医用金属材料中，与不锈钢相比，钛和钛合金拥有优异的力学性能和耐腐，钛合金的弹性模量与人体骨骼基本一致，可以有效地防止应力屏蔽的发生，合用作医用生物材料[22-24]。钛和钛合金在医疗领域应用范围很广泛，可以用于、髋、膝、肩、脊柱、腕、肘关节置换零件，也可作为骨固定材料，如板、和螺母，此外，也可用作起搏器外壳装置、人工心脏瓣膜和手术器械[25,26]。了几种钛合金在临床上的应用实例。
素与 Ti 元素处于同一主族，因此，他们有着相似的性质生物兼容性良好，此外，Zr 元素是一种有良好生物相性，两者形成的钛合金是完全互溶的固溶体（图 1-3）。金的许多性能得以提高，如铸造性能、生物相容性等[33,34 合金作了一些研究。周云凯等[35]探讨在铸态和热50,60,70,80）合金的力学性能，结果表明，在铸态和热。Li 等[36]探讨了 Ti-Zr 合金的形状记忆行为，结果表明变，Ti50Zr50和Ti70Zr30发生相变的温度分别为813 K比，Ti70Zr30 合金的形状记忆应变高达 1.4%且塑性变形较金在人工体液中的摩擦腐蚀行为，结果表明，随着外加，合金的磨损体积随着电化学腐蚀的增加而增大，腐蚀量，而两者之间的差异随着载荷的增加而增大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]医用金属材料离子释放机制、致病机理及防护[J]. 王胜难,崔跃,袁志山,李君涛,缪卫东,王江波,朱明. 稀有金属材料与工程. 2015(02)
[2]超声辅助水热法制备超长二氧化钛纳米管（英文）[J]. 滕洪辉,徐淑坤,王继库. 稀有金属材料与工程. 2014(10)
[3]我国生物医用材料现状和发展趋势[J]. 奚廷斐. 中国医疗器械信息. 2013(08)
[4]水热法制备纳米二氧化钛的研究进展[J]. 殷婷婷,王国宏,韩德艳,徐凛,陈晨,陈泳洲. 广州化工. 2012(05)
[5]氧化铝模板法制备掺杂稀土镧的TiO2纳米管及其表征[J]. 陈永盛,李华基. 机械工程材料. 2009(01)
[6]水热法制备TiO2纳米管阵列[J]. 李纲,刘中清,张昭,颜欣. 催化学报. 2009(01)
[7]原位模板法在铝基底上制备TiO2纳米管阵列薄膜[J]. 蒋武锋,凌云汉,白新德,李洪义,苍大强. 稀有金属材料与工程. 2007(07)
[8]镁合金在3C产品中应用现状及前景展望[J]. 杨程,杜红星,刘晓平. 铸造设备研究. 2005(06)
[9]水热法合成掺杂铁离子的小管径TiO2纳米管[J]. 宋旭春,岳林海,刘波,韩贵,陈卫祥,徐铸德. 无机化学学报. 2003(08)
[10]新型生物医用金属材料的研究和进展[J]. 任伊宾,杨柯,梁勇. 材料导报. 2002(02)
博士论文
[1]生物医用钛合金注射成形研究[D]. 刘超.钢铁研究总院 2018
[2]含锶生物医用镁合金的性能及其应力腐蚀行为研究[D]. 陈连喜.暨南大学 2017
[3]医用钛及钛合金表面阳极氧化多孔修饰及其性能的研究[D]. 金铭.北京科技大学 2017
[4]不锈钢表面纳米多孔Ti-Cu薄膜的制备及性能研究[D]. 靳晓敏.太原理工大学 2016
[5]奥氏体不锈钢低温气体渗碳层组织性能及催渗技术研究[D]. 马飞.机械科学研究总院 2015
[6]Zr-Ti二元合金的强韧化及其组织演变[D]. 周云凯.燕山大学 2015
硕士论文
[1]医用金属材料表面Zr及ZrO2合金层的腐蚀、摩擦学及细胞行为研究[D]. 李建房.太原理工大学 2018
[2]离子掺杂二氧化钛纳米管阵列膜制备、表征与光催化氧化处理造纸废水研究[D]. 宋树芳.华南理工大学 2018
[3]镁合金表面超疏水膜层的制备及耐腐蚀性能研究[D]. 张腊双.吉林大学 2018
[4]添加镍元素对钛铜合金力学与腐蚀磨损性能的影响规律[D]. 张睿.太原理工大学 2017
[5]镁基生物材料表面腐殖酸涂层的构建及腐蚀和生物相容性研究[D]. 毛金龙.西南交通大学 2016
[6]氧化亚铜薄膜的制备及其光电性能研究[D]. 李广立.西南交通大学 2016
[7]两种生物医用钛合金的纳米力学性能及腐蚀与磨损行为研究[D]. 卢盼娜.太原理工大学 2016
[8]齿科用ZrTi合金电化学腐蚀行为研究[D]. 刘娜.东北大学 2014
[9]镁锂合金表面电镀铜工艺研究[D]. 尹婷婷.哈尔滨工程大学 2013
[10]金属薄膜的电沉积工艺及力学性能研究[D]. 殷立涛.河南科技大学 2009
本文编号：2911282
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国生物医用材料市场规模及发展预测
2 2正如反应（1-6）所示，沉淀物2Mg(OH) 与 Cl 发生反应生成了可溶性2MgCl 点蚀的发生，从而使镁和镁合金发生腐蚀，这样会使植入人体中的材料失效和镁合金具有许多优异的材料特性，但是其腐蚀速率很难控制，这就限制了学领域的应用。3 钛和钛合金在医用金属材料中，与不锈钢相比，钛和钛合金拥有优异的力学性能和耐腐，钛合金的弹性模量与人体骨骼基本一致，可以有效地防止应力屏蔽的发生，合用作医用生物材料[22-24]。钛和钛合金在医疗领域应用范围很广泛，可以用于、髋、膝、肩、脊柱、腕、肘关节置换零件，也可作为骨固定材料，如板、和螺母，此外，也可用作起搏器外壳装置、人工心脏瓣膜和手术器械[25,26]。了几种钛合金在临床上的应用实例。
素与 Ti 元素处于同一主族，因此，他们有着相似的性质生物兼容性良好，此外，Zr 元素是一种有良好生物相性，两者形成的钛合金是完全互溶的固溶体（图 1-3）。金的许多性能得以提高，如铸造性能、生物相容性等[33,34 合金作了一些研究。周云凯等[35]探讨在铸态和热50,60,70,80）合金的力学性能，结果表明，在铸态和热。Li 等[36]探讨了 Ti-Zr 合金的形状记忆行为，结果表明变，Ti50Zr50和Ti70Zr30发生相变的温度分别为813 K比，Ti70Zr30 合金的形状记忆应变高达 1.4%且塑性变形较金在人工体液中的摩擦腐蚀行为，结果表明，随着外加，合金的磨损体积随着电化学腐蚀的增加而增大，腐蚀量，而两者之间的差异随着载荷的增加而增大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]医用金属材料离子释放机制、致病机理及防护[J]. 王胜难,崔跃,袁志山,李君涛,缪卫东,王江波,朱明. 稀有金属材料与工程. 2015(02)
[2]超声辅助水热法制备超长二氧化钛纳米管（英文）[J]. 滕洪辉,徐淑坤,王继库. 稀有金属材料与工程. 2014(10)
[3]我国生物医用材料现状和发展趋势[J]. 奚廷斐. 中国医疗器械信息. 2013(08)
[4]水热法制备纳米二氧化钛的研究进展[J]. 殷婷婷,王国宏,韩德艳,徐凛,陈晨,陈泳洲. 广州化工. 2012(05)
[5]氧化铝模板法制备掺杂稀土镧的TiO2纳米管及其表征[J]. 陈永盛,李华基. 机械工程材料. 2009(01)
[6]水热法制备TiO2纳米管阵列[J]. 李纲,刘中清,张昭,颜欣. 催化学报. 2009(01)
[7]原位模板法在铝基底上制备TiO2纳米管阵列薄膜[J]. 蒋武锋,凌云汉,白新德,李洪义,苍大强. 稀有金属材料与工程. 2007(07)
[8]镁合金在3C产品中应用现状及前景展望[J]. 杨程,杜红星,刘晓平. 铸造设备研究. 2005(06)
[9]水热法合成掺杂铁离子的小管径TiO2纳米管[J]. 宋旭春,岳林海,刘波,韩贵,陈卫祥,徐铸德. 无机化学学报. 2003(08)
[10]新型生物医用金属材料的研究和进展[J]. 任伊宾,杨柯,梁勇. 材料导报. 2002(02)
博士论文
[1]生物医用钛合金注射成形研究[D]. 刘超.钢铁研究总院 2018
[2]含锶生物医用镁合金的性能及其应力腐蚀行为研究[D]. 陈连喜.暨南大学 2017
[3]医用钛及钛合金表面阳极氧化多孔修饰及其性能的研究[D]. 金铭.北京科技大学 2017
[4]不锈钢表面纳米多孔Ti-Cu薄膜的制备及性能研究[D]. 靳晓敏.太原理工大学 2016
[5]奥氏体不锈钢低温气体渗碳层组织性能及催渗技术研究[D]. 马飞.机械科学研究总院 2015
[6]Zr-Ti二元合金的强韧化及其组织演变[D]. 周云凯.燕山大学 2015
硕士论文
[1]医用金属材料表面Zr及ZrO2合金层的腐蚀、摩擦学及细胞行为研究[D]. 李建房.太原理工大学 2018
[2]离子掺杂二氧化钛纳米管阵列膜制备、表征与光催化氧化处理造纸废水研究[D]. 宋树芳.华南理工大学 2018
[3]镁合金表面超疏水膜层的制备及耐腐蚀性能研究[D]. 张腊双.吉林大学 2018
[4]添加镍元素对钛铜合金力学与腐蚀磨损性能的影响规律[D]. 张睿.太原理工大学 2017
[5]镁基生物材料表面腐殖酸涂层的构建及腐蚀和生物相容性研究[D]. 毛金龙.西南交通大学 2016
[6]氧化亚铜薄膜的制备及其光电性能研究[D]. 李广立.西南交通大学 2016
[7]两种生物医用钛合金的纳米力学性能及腐蚀与磨损行为研究[D]. 卢盼娜.太原理工大学 2016
[8]齿科用ZrTi合金电化学腐蚀行为研究[D]. 刘娜.东北大学 2014
[9]镁锂合金表面电镀铜工艺研究[D]. 尹婷婷.哈尔滨工程大学 2013
[10]金属薄膜的电沉积工艺及力学性能研究[D]. 殷立涛.河南科技大学 2009
本文编号：2911282
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