【摘 要】
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基于第一性原理模拟计算,研究了Ag合金化对α-Ta5Si3机械以及物理性能的影响。计算结果表明,Ag会优先占据Ta16l原子的位置,而且当α-(Ta（1-x）Agx)5Si3中x=0.15时,Ta-Si化合物热力学稳定性与机械性能达到最优配置。研究了在x=0.15的Ag添加量下,Ag合金化对α-Ta5Si3化合物力学性能、弹性各向异性、热膨胀各向异性以及声速各向异性的影响。基于Ag原子对α-Ta5
【基金项目】
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国家自然科学基金No.51675267；
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基于第一性原理模拟计算,研究了Ag合金化对α-Ta5Si3机械以及物理性能的影响。计算结果表明,Ag会优先占据Ta16l原子的位置,而且当α-(Ta（1-x）Agx)5Si3中x=0.15时,Ta-Si化合物热力学稳定性与机械性能达到最优配置。研究了在x=0.15的Ag添加量下,Ag合金化对α-Ta5Si3化合物力学性能、弹性各向异性、热膨胀各向异性以及声速各向异性的影响。基于Ag原子对α-Ta5Si3晶胞电子结构的影响,分析了上述性能的变化机理。以第一性原理计算获得的最优Ag添加量为基础,采用双阴极等离子溅射沉积技术在Ti-6Al-4V基体试样表面制备了α-Ta5Si3以及α-(Ta0.85Ag0.15)5Si3两种Ta-Si基纳米晶涂层。在Ta-Si基纳米晶涂层的制备基础之上,往原有工作气体中通入一定量的氧气,以实现离子氧化,从而在Ti-6Al-4V基体试样表面制备了Ta2O5/Si O2以及含Ag的Ta2O5/Si O2两种Ta-Si-O基非晶-纳米晶复合涂层。通过X射线衍射测试分析技术（XRD）、电子显微镜（SEM）以及透射电子显微镜（TEM）研究了两种不同体系涂层的物相组成以及微观组织结构;利用声发射划痕测试以及摩擦磨损测试分析了涂层与基体的结合力以及摩檫学性能;采用电化学工作站研究了涂层在模拟人体体液环境下的耐腐蚀性能。此外,为了研究Ta-Si-O基复合涂层的光催化活性,通过光催化分解罗丹明染料B（Rh B）实验、紫外-可见光漫反射实验、荧光光谱测试以及光催化杀菌实验等,研究了Ta-Si-O基复合涂层在可见光照射条件的光催化性能。采用平板计数法对Ta-Si以及Ta-Si-O基涂层的抗菌性能进行了评估。对于Ta-Si-O基复合涂层而言,考虑到其本身具备的光催化特性,对其在黑暗条件下以及可见光照射条件下分别进行了平板计数法抗菌实验。此外,对几种试样的表面形貌进行了观察,初步分析了涂层的抗菌机理。最后,通过接触角测试、羟基磷灰石浸泡生长实验以及细胞毒性实验研究了Ta-Si基纳米晶涂层试样以及Ta-Si-O基复合涂层试样的生物相容性。
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