Ti-40Nb合金表面多孔结构的制备与形成机制

摘要

β钛合金因其具有良好的生物相容性和耐磨性而被用作硬组织的替代物。对钛合金植入体进行表面改性可以保证材料的整体强度和弹性模量,同时使其与人骨接触部位能够呈现低弹性模量特性。选用Ti-40Nb合金作为基体材料,采用磁控溅射与去合金化相结合的表面改性工艺获得表面纳米多孔结构,并对纳米多孔结构进行微观组织表征和力学性能测试。结果表明,在0.5%HNO3水溶液中去合金化4 h,随后在1 mol/L KOH水溶液中去合金化12 h,能够得到微纳通透的分层多孔,多孔结构的形成使得Ti-40Nb合金表面的弹性模量达到37 GPa,接近人骨的弹性模量,避免了应力屏蔽带来的影响,同时还保证了Ti-40Nb合金的整体强度。此外,通过分析铸态和薄膜态Ti-Nb-Cu合金去合金化形成多孔结构的过程,探索两者成孔机制的区别。