本文采用基于密度泛函理論的第一性原理計算,系統(tǒng)研究了合金元素Ag的加入對α-Nb₅Si₃結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、機械性能和熱力學(xué)性質(zhì)的影響。形成焓計算表明,α-(Nb_1-xAg_x)₅Si₃化合物都是熱力學(xué)穩(wěn)定的,Ag原子更傾向于替代Nb^4c位置而不是Nb^16l位置。隨著Ag含量的增加,α-(Nb_1-xAg_x)₅Si₃化合物的彈性模量和理論維氏硬度降低,但根據(jù)Pugh定律(B/G)、泊松比、柯西壓力、Peierls力和應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)的結(jié)果,它們的韌性得到了提升。用不同的各向異性指數(shù)和普適各向異性因子來表征α-(Nb_1-xAg_x)₅Si₃化合物的彈性各向異性,結(jié)果表明Ag的加入使α-(Nb_1-xAg_x)_5...

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 醫(yī)用鈦合金
        1.2.1 醫(yī)用鈦合金的發(fā)展
        1.2.2 醫(yī)用鈦合金的應(yīng)用
        1.2.3 醫(yī)用鈦合金存在的問題
        1.2.4 醫(yī)用鈦合金的改進
    1.3 雙陰極等離子濺射表面改性技術(shù)
    1.4 選材依據(jù)
        1.4.1 Nb-Si系材料介紹
        1.4.2 合金元素Ag的作用
    1.5 理論研究方法
        1.5.1 第一性原理簡介及在材料研究中的應(yīng)用
        1.5.2 多粒子體系的薛定諤方程
        1.5.3 密度泛函理論
        1.5.4 理論研究進展
    1.6 課題來源
    1.7 研究內(nèi)容
    1.8 技術(shù)路線
第二章 實驗材料及方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 基體材料
        2.1.2 靶材制備
    2.2 實驗設(shè)備及涂層制備工藝
    2.3 微觀組織分析以及力學(xué)性能測試
        2.3.1 物相分析
        2.3.2 橫截面形貌及成分
        2.3.3 納米壓入測試
    2.4 電化學(xué)及鈍化膜測試
        2.4.1 電化學(xué)測試
        2.4.2 鈍化膜成分分析
    2.5抗菌實驗
        2.5.1 細菌培養(yǎng)
        2.5.2 平板計數(shù)法抗菌實驗
    2.6生物相容性實驗
        2.6.1 接觸角測試
        2.6.2 細胞毒性測試
        2.6.3 成骨性能測試
第三章 Ag合金化對α-Nb₅Si₃結(jié)構(gòu)和性能的第一性原理研究
    3.1 引言
    3.2 計算模型和參數(shù)
    3.3 計算結(jié)果與討論
        3.3.1 Ag原子的位置偏好
        3.3.2 機械性能
        3.3.3 電子特性
        3.3.4 熱膨脹各向異性
        3.3.5 聲速各向異性和德拜溫度
    3.4 本章小結(jié)
第四章 Ag合金化α-(Nb_1-xAg_x)₅Si₃涂層的組織與性能分析
    4.1 本章提要
    4.2 涂層的物相組成以及組織結(jié)構(gòu)分析
        4.2.1 涂層的X射線衍射分析(XRD)
        4.2.2 涂層截面的SEM及 EDS分析
        4.2.3 涂層的TEM分析
    4.3 涂層納米壓入測試分析
    4.4 涂層的耐腐蝕性能研究
        4.4.1 開路電位(OCP)測試
        4.4.2 動電位極化曲線(Potentiodynamic polarization)測試
        4.4.3 電化學(xué)阻抗譜(EIS)測試
        4.4.4 鈍化膜成分XPS分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 Ag合金化α-(Nb_1-xAg_x)₅Si₃涂層的抗菌性能研究
    5.1 本章提要
    5.2 平板計數(shù)法抗菌實驗
    5.3 細菌表面形貌觀察
    5.4 抗菌機理探究
    5.5 本章小結(jié)
第六章 Ag合金化α-(Nb_1-xAg_x)₅Si₃涂層的生物相容性研究
    6.1 本章提要
    6.2 接觸角測試
    6.3 成骨性能測試
        6.3.1 表面形貌觀察(SEM)
        6.3.2 XRD分析
        6.3.3 TEM分析
        6.3.4 紅外光譜分析
    6.4 細胞毒性測試
    6.5 本章小結(jié)
第七章 全文總結(jié)
參考文獻
致謝
在校期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3925359