生物医用TiNiCu合金的表面改性及其性能研究(1)

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文生物医用TiNiCu合金的表面改性及其性能研究硕士研究生：刘洪波指导教师：周惠敏讲师企业导师：陈庆福研究员工程领域：材料工程论文主审人：佟运祥教授哈尔滨工程大学2018月6月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文(工程硕士)生物医用TiNiCu合金的表面改性及其性能研究硕士研究生：刘洪波指导教师：周惠敏讲师学位级别：工程硕士学科、专业：材料工程所在单位：材料科学与化学工程学院论文提交日期：2018年5月论文答辩日期：2018年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertation

2、fortheDegreeofM.EngSurfaceModificationofBiomedicalTiNiCuAlloyandItsPropertiesCandidate:LiuHongboSupervisor:LecturerZhouHuiminAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MaterialEngineeringDateofSubmission:May,2018DateofOralExamination:June,2018University:HarbinEngineeringUniversit

3、y哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字)：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。

4、本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字)：导师(签字)：日期：年月日年月日摘要本文以生物医用Ti49.2Ni50.8-xCux(x=5,7,10at.%)合金为研究对象，通过热氧化和氮离子注入技术对其进行表面改性，旨在保证其具有良好超弹

5、性的同时改善其表面性能，系统研究了热氧化温度和氮离子注入剂量等对表面改性后合金的组织结构、相变行为、力学性能、耐腐蚀性、接触角、溶血率和抗菌性能，探讨了合金组织结构-表面改性工艺-性能之间的内在联系，为其在生物医用领域，尤其是口腔正畸领域的应用提供理论指导和实验参考。热氧化研究结果表明，随着热氧化温度的升高，TiNiCu合金表面颜色从冷轧态的银白色依次变为金黄色(400℃/1h)、宝石蓝色(450℃/1h)和浅蓝色(500℃/1h)；基体中黑色析出相的尺寸先增大后减小，白色析出相的数量则逐渐减小直至消失；合金中B19、TiO和TiO2相含量逐渐增加，并出现了NiO和CuO。热

6、氧化处理后TiNiCu合金在加热和冷却过程发生B19↔B2一步相变，其奥氏体转变终了温度(Af)随着热氧化温度的升高而增加，400℃/1h热氧化后Af温度约为23℃，450℃/1h和500℃/1h热氧化后Af温度高于37℃。与冷轧态合金相比，TiNiCu合金经过表面热氧化处理后的硬度、耐磨性、耐蚀性和对大肠杆菌的抗菌性均提高，而表面接触角和溶血率略下降。经400℃/1h热氧化处理的TiNiCu合金兼具超弹性和良好的表面性能。在氮离子注入表面改性过程中，随着氮离子注入时间的增加，TiNiCu合金的表面粗糙度增加，表面N/Ti原子比逐渐增加且在注入10h后趋于稳定，合金中Ti2N

7、和TiN相含量逐渐增加，注入时间小于10h时主要以Ti2N为主，注入时间大于10h后主要以TiN为主。TiNiCu合金基体中铜含量的增加有利于TiN相的形成。氮离子注入改性后TiNiCu合金在加热和冷却过程中发生B19↔B2一步相变，其Af温度均低于37℃。TiNiCu合金氮离子注入表面改性后的硬度、耐磨性、耐蚀性、力学性能和抗菌性均得到改善。当N离子注入时间为10h时，不同热机械处理状态（冷轧+退火、冷轧+时效）的TiNiCu合金的超弹性稳定性得到了提高。关键词：TiNiCu合金；N离子注入；热氧化处