廣東省科學(xué)院中烏焊接研究所鈦合金焊接團(tuán)隊(duì)科研人員利用雙相納米柱狀晶結(jié)構(gòu)TiZrNb涂層提高了醫(yī)用植入鈦合金的耐磨耐蝕性能。

鈦合金由于其優(yōu)秀的生物相容性，在生物醫(yī)用植入材料領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景，含有生物友好元素鈮(Nb)和鋯(Zr)的鈦合金是目前的研究熱點(diǎn)。Zr元素作為Ti的同族元素可強(qiáng)化密排六方α相結(jié)構(gòu)并改善鈦合金力學(xué)性能，在Ti-Zr合金中進(jìn)一步加入具有生物相容性的Nb元素可以穩(wěn)定表面鈍化層，從而降低合金的點(diǎn)蝕敏感性。同時(shí)，表面腐蝕產(chǎn)物Nb2O5以及ZrO2相對(duì)穩(wěn)定，溶解度低，有助于改善材料整體的耐蝕性能。

研究人員在前期研究基礎(chǔ)上，利用超高真空磁控濺射方法在Ti6Al4V基體表面成功獲得了(α+β)雙相結(jié)構(gòu)的納米柱狀晶TiZrNb合金涂層。研究表明，該雙相納米柱狀晶涂層具有優(yōu)異的耐磨以及耐腐蝕性能。摩擦磨損測(cè)試后涂層的最小失重和磨損率僅為1.2 mg和7.5×10-4mm3/(N·m)，分別有效降低了65.7%和34.2%。

同時(shí)，由于含有Nb、Zr氧化物的雙鈍化層存在，在電化學(xué)測(cè)試中表現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性，最小腐蝕電流密度為20.50 nA/cm2，最大極化電阻為2.67×103 kΩ·cm2，耐蝕性能有效提高了161.8%，所獲性能優(yōu)于現(xiàn)有報(bào)道同類應(yīng)用合金涂層。

該研究為Ti6Al4V合金的表面改性提供了一種新材料，同時(shí)也為生物醫(yī)學(xué)植入材料的進(jìn)一步發(fā)展提供了新的思路。