TiNi表面激光Ag合金化及其对抗菌和耐蚀性能的影响

基本信息
批准号:51271069
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:隋解和
学科分类:
依托单位:哈尔滨工业大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:郑晓航,李静,杨哲一,张承,刘锦川,徐付超
关键词:
抗菌性能腐蚀行为TiNi合金表面改性激光Ag合金化
结项摘要

TiNi alloys were applied extensively in the biomedical field due to their unique and excellent properties. However, the absence of antibacterial property in the TiNi alloys has delayed the development speed in the field of the hard tissre repair. In this project, laser Ag alloying is put forward to endow the antibacterial property on the surface of the TiNi alloys. The Ag alloying layer is prepared using the Nd-YAG laser and simutaneous delivery powder method. The effect of silver content on the microstructure, martensitic transformation behavior, mechanical properties, shape memory effect, superelasticity, corrosion behavior and antibacterial property of the alloying layer is investigated. The existing method, state and distribution regularity of the Ag in the alloying layer is disclosed. The relationship between the antibacterial property and the Ag solution content in the TiNi matrix of the alloying layer and Ag particles content is established. The quantitative relationship between the antibacterial property and the Ag content is formed. Finally, the antibacterial mechanism of the Ag alloying layer is clarified. The effect of surface crystal size, phase composition and surface stress state on the corrosion resistance of the Ag alloying layer is studied. The related corrosion resistance mechanism is disclosed. Finally, the alloying layer possessing high shape memory effect, the excellent antibacterial and corrosion resistance property is developed. This provides a new idea and theoretical guidance for developing new kind of hard tissure repair materials. Simutaneously, this also enriches the theory of surface modification and expands the application field of TiNi alloys.

TiNi合金独特、优异的性能使其在生物医学中应用广泛,但该材料无抗菌性阻碍了其在硬组织修复中应用的快速发展。本项目提出利用激光Ag合金化赋予TiNi表面抗菌性能的新思路。采用Nd-YAG激光器和同步送粉方式在TiNi表面制备Ag合金化层;研究不同Ag含量对合金化层的组织结构、马氏体相变、力学性能、形状记忆效应、超弹性、腐蚀行为及抗菌性能的影响规律,查明合金化层中Ag的存在形式、状态及分布规律,建立合金化层中Ag在TiNi中的固溶量及Ag颗粒含量与抗菌性能之间的内在联系,给出Ag含量与抗菌性能之间的定量关系,揭示合金化层的抗菌机理;探明合金化层晶粒尺寸、相组成及表面应力状态对腐蚀行为的影响规律,揭示Ag合金化层的腐蚀机理。研制出兼具高形状记忆效应、良好抗菌效果和耐蚀性能的激光Ag合金化层,为研制新型硬组织修复材料提供新思路和理论指导,对丰富表面改性理论及拓宽TiNi合金的应用也具有重要意义。

项目摘要

TiNi合金独特、优异的性能使其在生物医学中应用广泛,但该材料无抗菌性阻碍了其在硬组织修复中应用的快速发展。项目研究的目的是赋予TiNi合金抗菌性能。项目执行过程中,采用TiNi合金表面飞秒激光Ag合金化,TiNiAg合金表面激光重熔以及TiNi表面等离子浸没离子注入Ag等方式赋予TiNi合金表面抗菌性能。通过系统研究改性层的组织结构、抗菌和腐蚀性能,研制出TiNi 表面兼具良好抗菌性能和耐蚀性能的Ag合金化层;查明了合金化层中Ag 的存在形式、状态及分布规律,建立合金化层中Ag 在TiNi 中的固溶量及Ag含量与抗菌性能之间的内在关系,阐明Ag 合金化层的抗菌机理;查明了合金化层相组成对腐蚀行为的影响规律,揭示合金化层的耐蚀机理;为研制新型硬组织修复材料提供新思路和理论指导,对丰富表面改性理论及拓宽TiNi 合金的应用也具有重要意义。项目执行期间第一或通讯作者发表标注基金号SCI 收录论文21篇;培养了博士生2名,硕士生4名;获黑龙江省自然科学二等奖1项(排序第2);申请人获得国家自然科学基金委优秀青年基金资助。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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