Zr基大塊非晶合金生物相容性研究.pdf

1、本論文采用電弧熔煉/水冷銅模吸鑄法制備了不同的Zr 基大塊非晶合金。利用X 射線衍射分析儀（XRD）、光學(xué)顯微系統(tǒng)（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、示差掃描量熱儀（DSC）、差熱分析儀（DTA）、Instron 力學(xué)試驗(yàn)機(jī)、電化學(xué)設(shè)備、等離子質(zhì)譜儀（ICP-MS）、X 射線光電子能譜儀（XPS）、細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和四唑鹽（MTT）比色法等實(shí)驗(yàn)手段系統(tǒng)研究了不同Zr 基大塊非晶合金的結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、晶化行為、壓縮力學(xué)性能、電化學(xué)行為、離子溶

2、出及細(xì)胞毒性等。 本論文首先研究了Zr65-xNbxCu17.5Al7.5Ni10 (x=0, 2, 5％)大塊非晶合金在模擬體液中的極化行為。結(jié)果表明，所有的合金都能自鈍化且顯示出低的鈍化電流密度，意味著該體系合金具有良好的耐蝕性能。Nb 的添加進(jìn)一步顯著提高了合金的抗點(diǎn)蝕能力。離子溶出實(shí)驗(yàn)表明，Nb 的添加顯著降低了大塊非晶合金離子的析出，尤其是毒性較強(qiáng)的Ni, Cu 離子，這可能是由于Nb 促進(jìn)了高保護(hù)性鈍化膜的快速形成。

3、 考慮到Ni 對(duì)人體具有毒副作用，利用Pd, Fe 等無(wú)毒元素替換Zr65Nb5Cu17.5Al7.5Ni10 大塊非晶合金中的Ni 開發(fā)出了大塊非晶合金Zr60Nb5Cu17.5Ni5Pd5Al7.5（樣品A）和兩種無(wú)鎳型大塊非晶合金Zr60Nb5Cu22.5Pd5Al7.5（樣品B）和Zr60Nb5Cu20Fe5Al10（樣品C）。熱學(xué)性能測(cè)試表明該體系非晶合金具有高的熱穩(wěn)定性，樣品A 和樣品C 的過冷液相區(qū)ΔTx 分別高達(dá)

4、108℃和99℃。晶化行為研究表明，三種合金在退火過程中均優(yōu)先析出二十面體準(zhǔn)晶相。力學(xué)測(cè)試表明三種合金（樣品A，B，C）都顯示出高強(qiáng)度，分別達(dá)到1697MPa，1724 Mpa 和1795MPa，以及高的塑性應(yīng)變，分別達(dá)到13.2％，3.58％和9.5％。在模擬體液中的電化學(xué)測(cè)試表明，三種合金都顯示出低的鈍化電流密度以及高的點(diǎn)蝕電位，意味著合金具有優(yōu)異的耐蝕性能。XPS 分析表明，鈍化膜中富集著高耐蝕的Zr，Nb，Al 氧化物可能是合金