鈷基合金由于具有高強(qiáng)度、高硬度、良好的耐磨性能和耐腐蝕性能等,在眾多的金屬生物材料中,被大量報道適合作為牙科和骨科植入材料。然而目前醫(yī)用鈷合金中的鎳等離子的釋放會導(dǎo)致人體的過敏反應(yīng)、致癌等,合金的強(qiáng)度和耐磨性能有待進(jìn)一步提高。具有抗藥性的超級細(xì)菌的出現(xiàn)使得具有抗菌功能的新型合金成為發(fā)展方向,而鈷合金在這方面的研究較少。納米晶/超細(xì)晶結(jié)構(gòu)金屬與傳統(tǒng)的大晶粒尺寸的金屬相比具有不尋常的物理和機(jī)械性能,因此在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景,但有關(guān)生物醫(yī)用納米晶/超細(xì)晶鈷合金尚缺乏系統(tǒng)深入研究。因此本論文采用高能球磨機(jī)械合金化（HEBM）與放電等離子體燒結(jié)（SPS）工藝相結(jié)合,并通過控制燒結(jié)參數(shù)制備雙相Co-30 at%Cr-5 at%Ag超細(xì)晶合金。采用X射線衍射分析、掃描電子顯微鏡與透射電子顯微鏡對合金微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征;通過顯微維氏硬度測試、單軸壓縮實(shí)驗(yàn)、銷盤式干滑動摩擦磨損實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)實(shí)驗(yàn)等研究合金的硬度、力學(xué)性能、耐磨損性能、耐腐蝕性能等;此外通過抗菌實(shí)驗(yàn)、體外細(xì)胞相容性實(shí)驗(yàn)評價該合金在牙科植入領(lǐng)域應(yīng)用的可行性。主要取得以下研究成果:（1）通過將Co、Cr金屬粉末球磨形成單相固溶體,后加... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省211工程院校985工程院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

種植牙示意圖[8]

論文-6-理(SMAT)和動態(tài)嚴(yán)重塑性變形(DSPD)等)制備出來的�！白韵露稀钡牟呗允腔趩尾教幚矸椒�(如化學(xué)氣相沉積(CVD)、電沉積(ED)等)直接制備出納米/超細(xì)晶材料，或者采用先合成納米顆粒之后將粉體材料燒結(jié)成塊體兩步處理方法，這種方法在大多數(shù)情況下可以獲得無孔隙的樣品。值得注意的是，用于合成這些納米粒子的主要方法都是物理或電化學(xué)方法。目前制備的塊體納米晶/超細(xì)晶材料通常受到物理尺寸限制(一般為薄片狀或絲狀)。因此，進(jìn)一步開發(fā)面向應(yīng)用的加工制備塊體納米晶/超細(xì)晶結(jié)構(gòu)合金材料的關(guān)鍵技術(shù)至關(guān)重要。圖1-2Cu-10at%Ag合金與SS440C磨盤對磨后樣品ND-SD截面微觀結(jié)構(gòu)[36]a)BF-TEM圖像b)磨損亞表面(黃色虛線下方)對應(yīng)的HAADF-STEM圖像RenFuzeng等研究人員[19,37]通過HEBM和溫壓燒結(jié)工藝相結(jié)合制備出納米晶結(jié)構(gòu)的純鈷和超細(xì)晶結(jié)構(gòu)的Co-28wt%Cr-6wt%Mo合金，并對制備出的兩種材料進(jìn)行硬度和摩擦磨損性能測試，結(jié)果表明納米晶/超細(xì)晶結(jié)構(gòu)的材料硬度和耐磨損性能都有所提高。鈷合金中當(dāng)鉻含量在28-35at%之間時可通過固溶強(qiáng)化提高鈷合金強(qiáng)度并可提高鈷合金的耐腐蝕性能，ZhaoCancan等研究人員[38]通過HEBM和SPS相結(jié)合制備出Co-30at%Cr超細(xì)晶合金，微觀結(jié)構(gòu)表征結(jié)果表明，該合金組織由單相ε-Co并有彌散分布的納米級σ析出相組成，摩擦磨損試驗(yàn)表明Co-30at%Cr超細(xì)晶合金具有非常好的耐磨性。需要注意的是，摩擦磨損過程會使得材料亞表面產(chǎn)生嚴(yán)重的塑性變形區(qū)(SPD)，并能夠顯著地改變材料亞表面的初始微觀組織，進(jìn)而影響材料的磨損性能。特別是具有不互溶的兩相或多相結(jié)構(gòu)的合金材料，在摩擦磨損過程中，初始等軸晶粒會在亞表面形成梯度層狀組織的微觀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能顯著提高合金的磨損性，例如Cu合金[36,39-41]、Nb-Ag合金[42,

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-7-基體中GNBs逐漸增大進(jìn)而形成梯度結(jié)構(gòu)，在單相材料中也存在[44,45]。GNBs在應(yīng)變不均勻的區(qū)域形成，以協(xié)調(diào)不同晶格之間旋轉(zhuǎn)的差異，不均勻變形的主要原因在于晶體中滑移系的差異[46-49]。目前，在以面心立方結(jié)構(gòu)(fcc)為基體并彌散分布有fcc析出相的體系中摩擦磨損試驗(yàn)后有觀察到這種梯度層狀結(jié)構(gòu)，如圖1-2所示的Cu-Ag合金[36]。在體心立方結(jié)構(gòu)(bcc)為基體并彌散分布有fcc析出相的體系中也有對這種結(jié)構(gòu)的觀察和研究，如圖1-3所示的Nb-Ag合金[42]。然而，有關(guān)密排六方結(jié)構(gòu)(hcp)為基體的體系，在摩擦磨損變形后亞表面的微觀結(jié)構(gòu)研究還非常有限。圖1-3Nb-10at%Ag合金滑動磨損后的ND-SD斷面微觀組織演變[42]a)BF-TEM圖b)-c)HAADF-STEM圖d)為c)中所選區(qū)域的EDX圖e)Nb-Ag界面的HR-TEM圖1.4本論文研究目的及研究方法1.4.1研究目的本論文以開發(fā)短流程、低成本、耐腐蝕、抗磨損、具有良好生物相容性和抑菌性的塊體Co-Cr-Ag超細(xì)晶雙相(ε-Co和Ag)合金制備新工藝為研究目標(biāo)，并闡明以hcp為基體引入fcc第二相體系的不互溶超細(xì)晶雙相合金在摩擦磨損過程中的協(xié)調(diào)變形機(jī)制以及磨損剖面微觀梯度結(jié)構(gòu)演化規(guī)律，促進(jìn)新型牙科植入材料的研究開發(fā)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]口腔修復(fù)用合金材料的研究現(xiàn)狀[J]. 田保,楊小民.  實(shí)用醫(yī)院臨床雜志. 2007(02)
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本文編號：3616972