醫(yī)用鈦合金表面等離子合金化組織及其相關(guān)性能研究.pdf

1、鈦合金如Ti6Al4V由于具有生物相容性好、比強(qiáng)度高、耐蝕性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛用于生物醫(yī)用領(lǐng)域。然而，鈦合金植入體內(nèi)后，常常會(huì)出現(xiàn)由于耐磨性差引起的無(wú)菌松動(dòng)或發(fā)生以生物材料為中心的感染等問(wèn)題而導(dǎo)致植入體失效。針對(duì)以上問(wèn)題，本文采用等離子表面合金化方法，在Ti6Al4V表面制備Mo改性層、Mo-N改性層及N化層，并對(duì)三種表面改性的Ti6Al4V合金的組織結(jié)構(gòu)及電化學(xué)腐蝕性能、腐蝕磨損性能進(jìn)行測(cè)試，探討相應(yīng)機(jī)理。在此基礎(chǔ)上，研究Mo-N

2、及N改性的Ti6Al4V合金對(duì)變形鏈球菌的細(xì)菌粘附性能及機(jī)理。研究結(jié)果如下：
　　 1、對(duì)三種改性層的組織成分及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。滲N、滲Mo及滲Mo-N后，Ti6Al4V基體表面均形成了均勻致密的改性層，改性層由預(yù)滲元素的擴(kuò)散層或擴(kuò)散層+鍍層組成。擴(kuò)散層中欲滲元素含量呈梯度變化，成分梯度分布增強(qiáng)了改性層結(jié)合強(qiáng)度。
　　 2、對(duì)三種改性Ti6Al4V合金的電化學(xué)腐蝕性能及機(jī)理進(jìn)行了比對(duì)與分析，并在相同的腐蝕條件下與Ti6A

3、l4V基材的電化學(xué)性能進(jìn)行了對(duì)照。研究結(jié)果表明，在相同的腐蝕條件下，滲N、滲Mo及滲Mo-N三種改性處理均提高了Ti6Al4V在自腐蝕電位下的耐蝕性，降低了Ti6Al4V在強(qiáng)陽(yáng)極極化條件下的耐蝕性。腐蝕機(jī)理分析表明，Ti6Al4V及其表面改性合金在蒸餾水、亨氏溶液及人工唾液三種介質(zhì)中的陽(yáng)極反應(yīng)機(jī)理相同，腐蝕速度的大小，取決于表面成分及腐蝕產(chǎn)物的活性。
　　 3、對(duì)三種改性Ti6Al4V合金的腐蝕磨損性能及機(jī)理進(jìn)行了研究，并在相同

4、的條件下與Ti6Al4V基材的腐蝕磨損性能進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，在大氣介質(zhì)中，滲N、滲Mo及滲Mo-N三種表面處理對(duì)基材Ti6A14V均沒(méi)有減摩作用(Al2O3剛玉球配副)；在蒸餾水、亨氏溶液以及人工唾液中三種介質(zhì)中，滲Mo-N對(duì)基材Ti6A14V具有明顯的減摩作用，而滲Mo處理及滲N處理對(duì)基材Ti6A14V均沒(méi)有減摩作用。在四種摩擦環(huán)境條件下，三種表面處理均不同程度的提高了Ti6Al4V的耐磨性，其中滲Mo-N處理的Ti6Al4V的耐磨