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《tizrsi系非晶合金的制備及其性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、河北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文Ti-Zr-Si非晶合金的制備及其性能研究摘要本文根據(jù)Ti-Si二元合金相圖和3d電子理論，設(shè)計并制備了可用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的、不含有毒元素的Ti-Zr-Si系非晶合金T17、TF14、TFM23和TFMN31。通過X射線衍射儀和透射電鏡研究了Ti-Zr-Si系非晶合金的組織和形貌。利用Inoue經(jīng)驗理論和非晶鈦合金的特征溫度研究了合金的玻璃形成能力。此外，分別通過模擬體液法檢測了材料的生物活性，運用電化學(xué)法測試了材料在不同介質(zhì)中的耐蝕性，通過常溫下合金的拉伸實驗檢測了合金的彈性模量
2、和抗拉強度。四種非晶合金的X-射線衍射譜表明，合金元素含量變化為14%～31%的Ti-Zr-Si系非晶合金具有較好的玻璃形成能力，其基體組織均為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。Inoue經(jīng)驗理論和各合金的特征溫度表明，四種非晶合金的玻璃形成能力由強到弱依次為TFM23>T17>TF14>TFMN31。首先，按各組元之間的混合焓的負(fù)值大小將四種合金排序如下：TFM23>T17>TF14>TFMN31。其次，各合金的過冷液相區(qū)（△Tx）、約化溫度Trg和γ判據(jù)由大到小依次為TFM23>T17>TF14>TFMN31，此結(jié)果與通過
3、Inoue經(jīng)驗理論得到的結(jié)論相吻合。模擬體液法實驗發(fā)現(xiàn)：在模擬體液中培養(yǎng)15天后，四種非晶合金表面均可以看到致密的網(wǎng)狀涂層，這種多孔的球形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以促進(jìn)骨細(xì)胞的粘附和增殖。涂層能譜分析結(jié)果表明，涂層主要由Ca、P、O和C等元素組成，且Ca與P的原子百分比n(Ca)n(P)大約為1.6，此值接近羥基磷灰石中Ca與P的原子百分含量比值1.66；涂層的紅外吸收光譜表明，涂層-3-中含有OH，PO4等原子團(tuán)，證實了涂層的主要成分為HA。非晶鈦合金分別在NaCl和PBS溶液中的陽極極化曲線結(jié)果表明，與具有優(yōu)異的耐
4、蝕性能的非晶合金Ti60Zr10Ta15Si15相比，Ti-Zr-Si系非晶合金在3%的NaCl和PBS溶液均具有優(yōu)異的耐蝕性能。其中，合金TFMN31在NaCl溶液中發(fā)生孔蝕行為，其孔蝕電位為1750mV。合金TF14在PBS溶液中發(fā)生孔蝕行為，其孔蝕電位為-699.17mV。Ti-Zr-Si系非晶合金的應(yīng)力-應(yīng)變曲線的研究表明，Ti-Zr-Si系非晶合金的彈性模量比同種成分的晶態(tài)合金低14～59％。其拉伸過程中變形特征為：彈性－塑性變形，材料的失效方式為典型的韌性斷裂。iTi-Zr-Si系非晶合金的制
5、備及其性能研究關(guān)鍵詞：非晶合金，玻璃形成能力，特征溫度，生物活性，耐腐蝕性，韌性斷裂ii河北工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文FABRICATIONANDPROPERTYRESRARCHOFTi-Zr-SiALLOYSSYSTEMABSTRCTBasedonthephasediagramsofTialloysand3delectrontheory,thisdissertationdealswithdesignandpreparationofTi-Zr-SiamorphousalloyssystemsuchasT17,T
6、F14,TFM23andTFMN31withouttoxicelementsbyespeciallytakingtheapplicationsofTialloysasbiomaterialsintoaccount.ThephasecompositionsweredeterminedbyX-raydiffractionpatterns.ThesurfacetopographywasobservedusingTEM.Theglassformingability(GFA)ofTi-Zr-Siamorphousa
7、lloyswasevaluatedbyInoue’sexperimentalrulesandcharacteristictemperatures,respectively.ThebioactivityofTi-Zr-Siamorphousalloyswastestedinsimulatedbodyfluid(SBF).ThecorrosionresistingpropertiesofTi-Zr-SiamorphousalloyswereexplainedbypolarizationcurvesinNaCl
8、andPBSsolutions.AndYoung’smodulusandfracturestrengthwereinvestigatedbystress-straincurvesofTi-Zr-Siamorphousalloys.TheX-raydiffractionpatternsresultsshowedthattheT17,TF14,TFM23andTFMN31ownamorphousstructure.TheGFAof
