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生物医用TiNi形状记忆合金的制备及性能研究

作　者: 裴丽丽
导　师: 翟玉春
学　校: 东北大学
专　业: 冶金物理化学
关键词: TiNi形状记忆合金 力学性能 TiO2薄膜 耐蚀性 血液相容性
分类号: TG139.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


TiNi合金具有优异的综合性能,是一种很有发展前景的医用金属生物材料。本文首先对生物医用材料的研究发展状况进行了概述,重点探讨了TiNi形状记忆合金在医学中的应用及其耐蚀性和生物相容性问题。通过研究热处理温度对TiNi形状记忆合金的组织及力学性能的影响,确定了合金丝的加工工艺。生物医用材料的生物相容性与其表面的状态密切相关,通过表面改性能够进一步改善TiNi形状记忆合金的表面状态,提高其生物相容性。本研究采用磁控活化溅射的方法在TiNi形状记忆合金表面沉积了TiO2薄膜,对比试验验证了覆膜TiNi形状记忆合金优良的耐蚀性及血液相容性。得到如下结论：(1)从不同退火温度TiNi形状记忆合金的组织照片上看出,晶粒呈等轴状,均匀分布。由计算可知试样在650℃退火时组织的晶粒度级别最高,晶粒最细；(2)根据试验所得TiNi形状记忆合金拉伸曲线,验证了TiNi形状记忆合金良好的力学性能。退火处理的最佳温度为650℃,可以得到937MPa的最高断裂强度,44.5%的最高伸长率和40.55%的最高断面收缩率,因此获得了最佳的强韧性能配合,符合作为生物医用材料的要求；(3)扫描电镜观察覆膜TiNi形状记忆合金断面形貌,结果表明该氧化膜分布均匀与基体结合紧密,它的主要成分为TiO2；(4)对合金进行1000次的弯曲疲劳试验之后,膜层没有脱落和掉皮现象,证明该氧化膜与基体的结合力很好；(5)对比试验验证了覆膜试样比TiNi形状记忆合金裸丝对模拟人体体液具有更好的耐蚀性能；弯曲疲劳后覆膜TiNi形状记忆合金的腐蚀电位与未进行疲劳试验的材料比较变化不大,说明其耐蚀性能仍然较好,从而适合生物医学领域的应用；(6)在相同测试条件下,与传统医用316L不锈钢相比,覆膜TiNi形状记忆合金的凝血酶时间和血浆复钙时间均比前者长,表面黏附的血小板发生变形和聚集的程度均比前者轻,表明其对内源凝血因子的激活程度较小、抗凝血性能更好。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-28
  1.1 生物医学材料的研究发展概况及趋势  10-15
    1.1.1 生物医学材料的概念  10-11
    1.1.2 生物医学材料的分类  11
    1.1.3 生物医学材料的特点  11-14
    1.1.4 生物医学材料的研究发展趋势  14-15
  1.2 TiNi形状记忆合金在生物医学领域的应用  15-27
    1.2.1 TiNi形状记忆合金的基本性能  16-18
    1.2.2 TiNi形状记忆合金的抗腐蚀性  18-21
    1.2.3 TiNi形状记忆合金的生物相容性  21-23
    1.2.4 TiNi形状记忆合金的表面改性  23-27
  1.3 论文的研究内容及选题的意义  27-28
    1.3.1 论文的研究内容  27
    1.3.2 论文的选题意义  27-28
第2章 热处理对TiNi合金的组织及性能影响  28-46
  2.1 试验仪器设备及原料  28-29
    2.1.1 试验仪器与设备  28
    2.1.2 试验试剂及原料  28-29
  2.2 材料制备  29-33
    2.2.1 TiNi合金丝的制备  29-32
    2.2.2 试验试样的制备  32-33
  2.3 分析测试方法  33-34
    2.3.1 组织结构分析  33
    2.3.2 力学性能测量  33-34
  2.4 结果与讨论  34-45
    2.4.1 金相组织照片  34-37
    2.4.2 室温短时拉伸曲线分析  37-45
  2.5 小结  45-46
第3章 TiO_2覆膜TiNi合金的制备、耐蚀性及血液相容性研究  46-58
  3.1 实验原理  46-47
    3.1.1 磁控溅射原理  46-47
    3.1.2 磁控溅射原理示意图  47
  3.2 试验仪器设备及试剂  47-48
    3.2.1 试验仪器及设备  47-48
    3.2.2 试验试剂  48
  3.3 TiO_2覆膜TiNi形状记忆合金的制备  48-49
  3.4 TiO_2覆膜TiNi合金的性能检测  49-51
    3.4.1 氧化膜的表面形貌  49
    3.4.2 结合力试验  49-50
    3.4.3 耐蚀性试验  50
    3.4.4 血液相容性试验  50-51
  3.5 结果与讨论  51-57
    3.5.1 氧化膜的SEM分析  51-52
    3.5.2 结合力试验结果与讨论  52
    3.5.3 耐蚀性试验结果与讨论  52-53
    3.5.4 血液相容性试验结果与讨论  53-57
  3.6 小结  57-58
第4章 结论  58-59
参考文献  59-62
致谢  62

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 合金学与各种性质合金 > 其他特种性质合金 > 形状记忆合金
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