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多孔NiTi形状记忆合金的高温氧化和化学氧化表面改性研究

杨萌蕾  
【摘要】: 本论文对多孔NiTi形状记忆合金进行了高温氧化、化学氧化以及化学氧化与后续高温氧化相结合的表面改性研究,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)等分析方法系统研究了表面改性后多孔NiTi记忆合金的表面组织结构特征,并将表面改性后的多孔NiTi记忆合金在生理盐水(0.9%NaCl)中进行浸泡(悬挂)和电化学腐蚀试验,表征了其耐蚀性能的变化和Ni离子释出行为。 研究结果表明,高温氧化温度升高时多孔NiTi记忆合金表面膜经历了由低结晶度Ti的过渡氧化物向锐钛矿型TiO2相的转变,同时膜层中Ni含量逐渐下降。但获得锐钛矿型TiO2相的同时,过高的氧化温度(500 oC)导致了氧化膜内部出现因热应力而产生的微裂纹,并对基体/氧化层界面的结合强度造成不利影响。腐蚀性能的测试结果表明,与氧化层的相结构相比它的均匀、完整性是提高合金耐蚀能力的关键。 经H2O2+HCl溶液体系化学氧化处理后多孔NiTi记忆合金表面生成了以Ti的非晶氧化物为主且相对贫镍的完整氧化层,因而多孔NiTi记忆合金的耐蚀能力明显提高,Ni离子释出速率大幅减小,这对改善合金的生物相容性十分有益。氧化动力学的初步研究表明,化学氧化过程中合金的质量变化即反应过程中的氧化和溶解反应的平衡受到HCl浓度和氧化时间的协同作用。 研究还表明,经过化学氧化处理后的多孔NiTi记忆合金再进行后续高温氧化处理时,在较低温度下(400oC)其表面的非晶氧化物即转变为锐钛矿型TiO2相,虽然后续高温处理仍对氧化层原有的组织结构及基体/氧化层界面的结合强度产生影响,但所获得的锐钛矿型TiO2相将为后续沉积生物活性更高的羟基磷灰石层提供了可能。


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