大学生创新基金项目中期检查表-大学生创新创业管理与服务平台

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1、“大学生创新创业训练计划”项目中期检查表项目名称医用β型钛合金腐蚀行为的研究项目编号SH2014170项目级别□国家级■上海市级□校级负责人王杰学号1226010221学院材料科学与工程指导教师李强项目研究起止日期2014.10-2016.6进展情况请在表格末附3000字的项目中期研究报告已取得成果□心得体会（）份□调查报告（）份□研究或设计方案（）份□图纸（）份■实物（4）件□发表论文（）篇□软件、著作（）份□发明专利（）项□其他专利（）项□竞赛获奖情况：经费使用情况批准经费：10000元已报销经费：3000元经费花销

2、名目：材料费2519元业务费481元项目自评（简要说明）钛与钛合金具有高比强度、低弹性模量和良好的耐腐蚀性等特点，尤其是具有优良的生物相容性，逐渐成为医学临床上用于人体硬组织修复与替代的理想功能结构材料。由于本项目所设计合金目的主要应用于生物医用领域，因此在模拟人体环境中，研究合金经处理后的腐蚀行为显得尤为必要。本项目选用Ti-24Nb-2Zr（at.%）合金作为研究对象，使用三电极体系对不同相组成的钛合金进行腐蚀电位、极化曲线及电化学阻抗谱的测量，并与纯Ti和Ti-24Nb做对比，分析不同相组成钛合金的耐蚀性能。指导教

3、师中期检查评语该项目已经通过电弧容量的方法制备合金铸锭，并随后进行热处理和机械加工，使用石蜡封样，获得进行腐蚀测试的试样。运用XRD分析物相组成。项目组成员学习了腐蚀相关理论，腐蚀测试正在进行。负责人签字：年月日请将本表及中期研究报告上传至项目管理平台www.usstcxcy.com/cxcyxljh请将成果：获奖、发表论文、专利、著作等扫描件发至：usstcxcy@163.com，供学分认定等用。大学生创新创业训练计划项目中期进展报告项目成员：王杰、崔浪、邹义威指导老师：李强摘要：本项目选用Ti-24Nb-2Zr（at

4、.%）合金作为研究对象，使用三电极体系对不同相组成的钛合金进行腐蚀电位、极化曲线及电化学阻抗谱的测量，并与纯Ti和Ti-24Nb做对比，分析不同相组成钛合金的耐蚀性能。XRD分析表明，纯Ti、固溶态的Ti-24Nb、固溶态的Ti-24Nb-2Zr、时效300分钟的Ti-24Nb-2Zr分别为单一α相、β+α′′相、单一β相和β+ω相。通过测试腐蚀电位、极化曲线和电化学阻抗谱的比较，分析合金的耐腐蚀性能。一、项目成果简介医用钛合金的发展趋势为：更低的弹性模量（与人体的牙齿，硬组织更加的匹配），更优的生物学性能（对人体无害）

5、，更优异的机械性能和更好的耐腐蚀性能，本项目主要侧重于对钛合金耐腐蚀性能的研究。目前项目成果主要包括如下两个方面：1.试验所需样品包括固溶态的Ti-24Nb、固溶态的Ti-24Nb-2Zr、时效300分钟的Ti-24Nb-2Zr均已制备完毕。2.对试验中4种样品包括纯Ti、固溶态的Ti-24Nb、固溶态的Ti-24Nb-2Zr以及时效300分钟的Ti-24Nb-2Zr进行XRD测试分析。二、项目进展1.项目目前进度（1）项目背景在钛合金中，Ni-Ti合金以其奇特的超弹性和形状记忆效应在生物医用领域广泛应用，如心血管支架和

6、口腔整形等领域。研究发现Ni离子具有一定的致敏性，尽管目前并没有Ni-Ti合金导致人体过敏的报道，基于长期植入安全性的考虑，需要开发一种新型无镍超弹性生物医用钛合金。上世纪七十年代初，C.Baker率先报道了β型钛合金Ti-35wt%Nb（Ti-21.7at%Nb）的超弹性，它源于β型钛合金中的一种应力诱发的β→α′′马氏体转变及其逆转变。进一步研究表明，这种马氏体转变为热弹性马氏体转变。近年来，新型生物医用超弹性钛合金的研究主要以这种应力诱发马氏体转变为基础，选择合适的添加元素和适当的热处理工艺，进而获得良好的超弹性。

7、Zr：Zr具有与α-Ti相同的密排六方结构，在α-Ti和β-Ti中均能够形成无限固溶体，具有较弱的固溶强化作用，能改善合金切削性能。加入Zr元素可以降低钛合金Ms点，使其更加接近于β相稳定元素。时效后，加载卸载测试中回复应变的增减与时效过程中产生的ω相密切相关。作为强化相，它能够明显提高β相的强度，同时起到阻碍应力诱发马氏体持续长大及塑性变形，直至阻碍剪切变形的作用；作为富钛相，它的析出能够相对提高β相中β稳定元素的含量，降低Ms点，最终使得合金β相完全稳定。0Zr、2Zr和4Zr合金回复应变先升高后降低的过程反映了ω相

8、在短时效后对超弹性的提高作用及长时间时效后对应力诱发马氏体转变的抑制作用。通过时效，能够改善合金超弹性，并获得优良的力学性能，使合金具有作为生物医用材料的潜力。（2）实验材料及试样制备本试验选用纯度在99.5%以上的的海绵钛，纯度大于99.8%的铌片和纯度高于99.5%的海绵锆。严格按照原子比为Ti-24Nb-2Zr