以AISI316L和317L为代表的医用奥氏体不锈钢，由于其优良的力学性能和抗腐蚀性能被广泛应用于骨科和心血管支架等外科植入物，但是其中都含有14％左右的镍元素。由于在人体环境中不可避免的腐蚀行为，现有医用不锈钢会存在镍离子溶出而导致潜在的致敏和毒性危害，因此新型的无镍奥氏体不锈钢得到快速发展和应用。本文以中国科学院金属研究所研发的高氮无镍奥氏体不锈钢作为研究对象，与医用317L不锈钢相对比，通过研究高氮无镍不锈钢中氮含量的变化对材料力学性能、生物腐蚀性能、生物相容性及表面性能的影响规律以及相互之间的关系，对高氮无镍不锈钢的生物相容性机理进行了深入的探讨。本文开展的研究工作内容及主要结论如下：　　 ⑴高氮无镍不锈钢的组织和力学性能研究。随着氮含量的升高，高氮无镍不锈钢的组织稳定性和力学强度逐渐提高，其强度相比317L不锈钢提高一倍以上，同时塑性和韧性仍然保持与其相当水平。　　 ⑵高氮无镍不锈钢生物腐蚀性能研究。通过电化学阻抗谱、循环伏安法和莫特-肖特基曲线研究了高氮无镍不锈钢和317L在PBS、白蛋白和纤维蛋白原三种溶液中的生物腐蚀性能。与317L相比，随着氮含量的升高，高氮无镍不锈钢具有更高的电荷转移电阻和低的电容值，表明其表面形成了更具保护的钝化层。高氮无镍不锈钢表面钝化层呈现n型半导体特征，施主密度随着氮含量的升高而降低。高氮无镍不锈钢循环伏安曲线中的峰电流密度低于317L，并且随着氮含量的升高而持续减小，表明氮的加入增强了钝化层的稳定性，耐点蚀能力更强。白蛋白和纤维蛋白原的加入会恶化不锈钢在PBS溶液中的耐蚀性，这与蛋白和金属离子的螯合作用破坏钝化层有关。　　 ⑶高氮无镍不锈钢细胞相容性的研究探讨。高氮无镍不锈钢无细胞毒性，碱性磷酸酶活性表明其促进了成骨细胞的分化。相比317L不锈钢，高氮无镍不锈钢具有相对明显的促进细胞粘附和增殖能力。随着氮含量的升高，高氮无镍不锈钢显示了更优异的细胞相容性。　　 ⑷高氮无镍不锈钢血液相容性及表面蛋白吸附的研究探讨。通过血小板粘附、动态凝血时间、血浆复钙和凝血酶原时间等实验，研究和分析了氮对高氮无镍不锈钢血液相容性的影响规律。与317L相比，随着氮含量的升高，高氮无镍不锈钢表面的血小板粘附数量减少，血小板团聚变形程度下降，动态凝血时间和血浆复钙时间均延长，而凝血酶原时间没有显著区别，表明高氮无镍不锈钢对内源凝血因子的激活程度减小，具有更优的抗凝血性能。高氮无镍不锈钢的血液相容性改善和优化与其表面大量吸附白蛋白有关。　　 ⑸高氮无镍不锈钢的表面性能研究。高氮无镍不锈钢表面带正电，其表面过剩电荷随着氮含量的升高而减少，因而血小板粘附实验中高氮无镍不锈钢表面吸附带负电血小板的数量会随氮含量的升高而逐渐减少。高氮无镍不锈钢的接触角小于317L不锈钢，两者均呈现为亲水性。随着氮含量的升高，高氮无镍不锈钢的总表面能变大，氮含量的变化改变了高氮无镍不锈钢的表面能极性分量，极性分量与白蛋白吸附量呈现线性关系。高氮无镍不锈钢中氮对表面性能的影响可进一步解释氮含量对血液相容性影响。　　 综上所述，高氮无镍奥氏体不锈钢采用了以氮代镍的合金化路线，在保持优良力学性能和抗生物腐蚀性能的同时，具有优良的生物相容性，特别是血液相容性。对高氮无镍不锈钢中氮含量对其生物相容性的影响规律研究将有助于进一步优化和发展新型高氮无镍不锈钢，并推动其在外科植入器械中的广泛应用。