tini合金表面等离子渗mo合金层性能的研究

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1、太原理工大学硕士研究生学位论文TiNi合金表面等离子渗Mo合金层性能的研究摘要钛镍合金因其良好生物相容性、耐磨耐蚀性、超弹性、高比强度等优异性能广泛应用于生物医学领域。然而目前，在其产业化过程中仍存在两大缺点。一是其较低的硬度。其一旦植入人体，需要长时间的服役工作。其在经受人体组织间过度磨损后会导致人体病变。二是，镍本身是一种有致癌倾向的元素。其伴随着磨损析出，会诱导细胞和组织发生过敏、中毒甚至癌变反应。诸多表面改性方法均无法有效解决以上两大制约因素。而钼具有硬度高、高温强度好、抗腐蚀能力强、力学性能优异等一系列优点。为此，本文提出采用双辉等离子渗

2、金属技术在TiNi合金表面进行渗Mo处理形成与基体冶金结合且成分呈梯度分布的扩散层，以改善以上制约因素。采用双辉等离子渗金属技术在TiNi合金表面进行渗Mo处理，研究各工艺参数对改性层性能的影响，通过分析对比得出了优化后工艺参数为：温度900℃、时间2h、气压40Pa、源极电压－550V～－700V、工件极电压－300V～－450V、源－工件极间距19mm。采用XRD和GDOES分析了渗层相组成及成分分布，Mo改性层主要由Mo，MoTi，MoNi和Ti2Ni相构成，其元素成分由表层沿基体内部呈现梯度分布，形成了良好的冶金结合。采用硬度计测试了Mo合

3、金渗层的表面硬度和横截面的硬度，结果显示900℃和950℃处理下的Mo改性层显微硬度分别为832.8HV和762.4HV，这是I太原理工大学硕士研究生学位论文TiNi合金基体硬度的3倍左右；截面硬度呈梯度分布，具有很好的过渡性。通过往复摩擦磨损试验对Mo合金改性层耐磨性能进行研究，结果表明900℃处理下Mo改性层表现出良好的减摩性；900℃和950℃处理下的Mo改性层耐磨损性能分别是基体的3.8倍和3.2倍，都具有好的耐摩擦磨损性能。测试分析了TiNi合金表面等离子渗Mo处理后耐腐蚀性能。取电化学反应后+试剂各10ml测量其Ni浓度，ICP-MS7

4、500CE质谱仪分析结果显示，900℃下++Mo改性层的反应溶液中Ni为0.41ppm，950℃下Mo改性层的反应溶液中Ni+为0.43ppm，而TiNi基体反应溶液中Ni为13.08ppm。钼改性层一定程度上成+功地抑制了Ni释放到人体。+关键词：TiNi合金；双辉等离子渗Mo；耐磨性；耐蚀性；Ni释放II太原理工大学硕士研究生学位论文STUDYONPROPERTIESOFMOSURFACE-MODIFIEDLAYERINTINIALLOYPREPAREDBYPLASMASURFACEALLOYINGABSTRACEBecauseofitsgoo

5、dbiocompatibility,wearandcorrosionresistance,superelasticity,highspecificstrength,Titaniumnickelalloyiswidelyusedinbiomedicalfield.However,therearestilltwomajorshortcomingsinitsindustrializationprocess.Oneisthelowhardness.Itneedslongtimeserviceworkonceimplantedintohumanbody.Wh

6、ensubjectedtoexcessivewearhumantissuecancausehumandisease.Theotheristhatnickelelementitselfisastrongcarcinogen.Theaccompaniedwearwillinduceprecipitation,celltissueallergiesandpoisoningorevencancerresponse.Manysurfacemodificationmethodsareunabletoeffectivelysolvetheabovetwofact

7、ors.Molybdenumhashighhardness,hightemperaturestrength,strongcorrosionresistance,goodmechanicalpropertiesandaseriesofadvantages.ThispaperproposestousethedoubleglowplasmaalloyingtechniquetocreateMosurface-modifiedlayerinTiNialloy,whichcouldformmetallurgicalbondingandcompositiong

8、radientdistributiondiffusionlayertoimprovetheaboveconstraints