醫(yī)療健康及其相關(guān)領(lǐng)域?qū)哂袃?yōu)異生物性能的醫(yī)用金屬材料有著極大的需求。但隨著臨床試驗(yàn)的不斷深入,常見的醫(yī)用級(jí)金屬材料如醫(yī)用鈦合金,面臨著許多因材料自身特性而引起的問(wèn)題。開發(fā)和研究更多的新型醫(yī)用金屬材料來(lái)滿足相關(guān)需求成為現(xiàn)階段很多專家學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)。在金屬材料領(lǐng)域,傳統(tǒng)合金材料主要是依托一種或兩種主金屬元素來(lái)發(fā)揮其優(yōu)異的金屬性能,近年來(lái)備受關(guān)注的高熵合金材料跳出了傳統(tǒng)合金的設(shè)計(jì)思路,創(chuàng)新地將五種或五種以上金屬元素按照等或者近似等原子配比的設(shè)計(jì)方法,開發(fā)出了許多具備優(yōu)異性能的新型金屬材料。因此,若將高熵合金的設(shè)計(jì)思路與策略運(yùn)用到生物合金的設(shè)計(jì)與制備過(guò)程中,對(duì)開發(fā)新型生物醫(yī)用金屬材料將會(huì)做出有益的突破。本文結(jié)合高熵合金的典型特征“雞尾酒效應(yīng)”,將研究思路首先定位在探究Nb元素的添加對(duì)TiTaZrMoNbx高熵合金晶體結(jié)構(gòu)和組織的影響,在此基礎(chǔ)上研究Nb含量的變化對(duì)其力學(xué)性能、耐腐蝕性能、耐摩擦磨損性能的影響,具體內(nèi)容如下:（1）研究了TiTaZrMoNbx高熵合金的組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能,合金的晶體結(jié)構(gòu)為雙BCC結(jié)構(gòu),對(duì)應(yīng)于ZrTiNb相和Ti Nb相。隨著Nb含量從x=0.25增加到x=1.5的... 

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(TiZrNbHfTa)X高熵合金涂層的細(xì)胞活性測(cè)定[28]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-1.2生物醫(yī)用高熵合金材料的研究現(xiàn)狀由于疾并損傷等人體傷害的頻繁發(fā)生，人們將更多的關(guān)注點(diǎn)投向醫(yī)用金屬材料，而高熵合金因其優(yōu)異性能成為近年來(lái)最具研究潛力的醫(yī)用新材料之一，并受到海內(nèi)外諸多學(xué)者的探索與研究。Braic等[28]研究了(TiZrNbHfTa)N和(TiZrNbHfTa)C高熵合金作為生物醫(yī)用涂層的生物及理化性能。在模擬體液中對(duì)這種涂層材料進(jìn)行測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)這種高熵合金涂層顯著提高了基體的硬度和耐磨性能。研究發(fā)現(xiàn)，(TiZrNbHfTa)N高熵合金硬質(zhì)涂層具有約31GPa的超高硬度，并表現(xiàn)出優(yōu)異耐摩擦磨損性能。為了進(jìn)一步驗(yàn)證合金在生物體的細(xì)胞活性，對(duì)其細(xì)胞存活率進(jìn)行測(cè)試。將成骨細(xì)胞附著于涂層上，在培養(yǎng)基中培養(yǎng)72小時(shí)后，在樣品表面仍然可以觀察到有大量細(xì)胞存在(如圖1-1、1-2所示)，細(xì)胞存活率達(dá)到80%以上，說(shuō)明高熵合金作為生物涂層材料具有很強(qiáng)的生物活性。圖1-1(TiZrNbHfTa)X高熵合金涂層的細(xì)胞活性測(cè)定[28]圖1-2細(xì)胞接種于樣品上的熒光圖像a)鈦合金樣品;b)TiZrNbHfTa-C樣品;c)TiZrNbHfTa-N樣品[28]Todai等[29]基于一些理論參數(shù)包括熱力學(xué)混合焓相關(guān)參數(shù)(ΔHmix)、Ω、δ、價(jià)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-電子濃度及組元元素的生物活性設(shè)計(jì)出了一種醫(yī)用級(jí)高熵合金TiNbTaZrMo。研究表明，這種高熵合金在不同的熱處理工藝條件下會(huì)得到具有不同晶格常數(shù)的BCC固溶體相，而且這種高熵合金具有良好的力學(xué)性能，包括很高的強(qiáng)度與塑性(如圖1-3所示)。經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)測(cè)得此組高熵合金的細(xì)胞活性優(yōu)于純鈦(如圖1-4所示)。圖1-3鑄態(tài)與在1273K退火168小時(shí)的TiNbTaZrMo高熵合金的壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線[29]圖1-4在不同合金上培養(yǎng)吉姆薩染色的成骨細(xì)胞圖像a)SUS316L;b)CP-Ti;c)鑄態(tài)TiNbTaZrMo;d)熱處理后的TiNbTaZrMo;與e)培養(yǎng)24h后細(xì)胞密度的定量分析[29]Popescu等[30]研究了借助粉末冶金方法制備的生物醫(yī)用TiZrNbTaFe高熵合金，并探究不同加工處理工藝參數(shù)(球磨時(shí)間、壓緊度、燒結(jié)效果等)對(duì)高熵合金顯微結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、耐磨損性能的影響，結(jié)果如圖1-5所示，該高熵合金展示出優(yōu)于Ti-6Al-4V的耐腐蝕性能與更長(zhǎng)的服役壽命，充分印證了高熵合金在生物領(lǐng)域的良好應(yīng)用價(jià)值。圖1-5高熵合金與Ti-6Al-4V的電極化曲線[30]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Mo含量對(duì)Al0.1CoCrCu0.5FeNiMox高熵合金的組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能及耐蝕性能的影響[J]. 陶繼闖,盧一平.  材料導(dǎo)報(bào). 2020(08)
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[3]第一性原理計(jì)算Cu、Co含量對(duì) CoCuFeNi系高熵合金的影響[J]. 王根,李新梅.  功能材料. 2020(03)
[4]高熵合金的力學(xué)性能及變形行為研究進(jìn)展[J]. 李建國(guó),黃瑞瑞,張倩,李曉雁.  力學(xué)學(xué)報(bào). 2020(02)
[5]高熵合金AlFeCoCuTiNbx的體外血液相容性評(píng)價(jià)[J]. 喻望清,孫宇,焦二龍,肖睿,張兆鈺,張雪,崔丹.  口腔醫(yī)學(xué). 2019(11)
[6]高熵合金的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 周航,楊少鋒,楊亞楠,嚴(yán)星,楊威,田華東.  熱加工工藝. 2018(18)
[7]高熵合金在高速切削刀具上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 梁紅玉,羅娟,顏雨飛.  材料導(dǎo)報(bào). 2013(05)
[8]多主元高熵合金的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 朱海云,孫宏飛,李業(yè)超.  新材料產(chǎn)業(yè). 2008(09)



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