【摘 要】
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生物医用锆合金由于具有低磁化率、低弹性模量以及出色的生物相容性等诸多优势,被认为是最有前途的生物医用合金之一。然而,生物医用锆合金存在强度低、耐磨性和耐腐蚀性差等不足,这限制了其在临床上的应用范围。因此,针对生物医用锆合金所面临的问题,本文决定采用合金化的方法对其进行性能改善,以期能开发出性能更优的新型生物医用锆合金来满足医疗使用的需求。在本文,通过电弧熔炼制备了Zr-8.8Si-xSc、Zr-8
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生物医用锆合金由于具有低磁化率、低弹性模量以及出色的生物相容性等诸多优势,被认为是最有前途的生物医用合金之一。然而,生物医用锆合金存在强度低、耐磨性和耐腐蚀性差等不足,这限制了其在临床上的应用范围。因此,针对生物医用锆合金所面临的问题,本文决定采用合金化的方法对其进行性能改善,以期能开发出性能更优的新型生物医用锆合金来满足医疗使用的需求。在本文,通过电弧熔炼制备了Zr-8.8Si-xSc、Zr-8.8Si-x Mo和Zr-8.8Si-（5,10）Mo-ySc（x=0,5,10,15,y=1,5,10）合金,重点研究了Sc和Mo对Zr-8.8Si合金的结构和性能的影响。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、维氏硬度计、万能试验机、销盘摩擦磨损试验机和电化学工作站分别对它们的微观组织、力学性能、摩擦磨损性能和耐腐蚀性能进行了分析和测试,得到的研究结论如下:（1）铸态Zr-8.8Si-xSc合金的物相均仅由α-Zr和Zr3Si两相组成,添加的Sc全部发生了溶解。添加Sc可以显著地提高Zr-8.8Si合金的硬度、强度、耐腐蚀性和耐磨性,但不会引起杨氏模量过高（低于40 GPa）。其中Zr-8.8Si-10Sc合金的硬度和强度最高,耐腐蚀性和耐磨性也最好。（2）铸态Zr-8.8Si-5Mo、Zr-8.8Si-10Mo和Zr-8.8Si-15Mo合金的物相分别为β-Zr+Zr3Si、β-Zr+Zr2Si和β-Zr+Zr2Si+Mo2Zr。添加Mo后,Zr-8.8Si合金的硬度和强度有了明显的提高,而杨氏模量仍低于40 GPa。添加适量的Mo也可以有效地改善Zr-8.8Si合金的耐腐蚀性,其中Zr-8.8Si-10Mo合金表现出最好的耐腐蚀性。（3）铸态Zr-8.8Si-5Mo-ySc合金的物相由β-Zr和Zr3Si两相组成,而铸态Zr-8.8Si-10Mo-ySc合金仅含有β-Zr和Zr2Si两相。Zr-8.8Si-（5,10）Mo-ySc合金的硬度均在400 HV以上,Zr-8.8Si-5Mo-10Sc合金最高可达491.8 HV。同时添加Mo和Sc对提升Zr-8.8Si合金耐腐蚀性产生的效果更显著,其中Zr-8.8Si-5Mo-1Sc合金表现出最好的抗腐蚀能力。
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