β型钛合金Ti-25Nb-2Zr氧化层研究：结构、组成与磷灰石诱导能力

"新型β型钛合金Ti-25Nb-2Zr表面氧化层的研究" 本文深入探讨了新型β型钛合金Ti-25Nb-2Zr在空气中的氧化特性，重点关注其表面氧化层的形成、结构和磷灰石诱导能力。作者黄润民、周宇等人来自天津大学材料科学与工程学院，他们的研究采用了多种分析技术，包括扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和X射线衍射（XRD），以全面了解氧化过程。 β型钛合金因其独特的力学性能和生物相容性，被视为医用植入材料的理想选择，尤其是在下颚骨板、脊椎棒和骨盘螺钉等应用中。这种合金的弹性模量较低，可以减少与骨骼间的应力不匹配，从而降低骨吸收。同时，其表面的氧化钛层提供了良好的耐腐蚀性和生物相容性，通过控制氧化层的性质，可以调节合金与周围组织的相互作用。 实验中，研究人员在500℃条件下对Ti-25Nb-2Zr合金进行热氧化处理，发现其表面形成了结晶度较高的、近似棱柱形的纳米金红石结构TiO2。这种氧化层的形成对于合金的耐腐蚀性和生物活性至关重要。进一步的仿生生长实验揭示了氧化后的合金具有磷灰石诱导能力，这意味着它可能促进磷灰石晶体在体内的自然形成，这对于骨骼与植入物的整合具有积极意义。 实验材料是通过非自耗真空熔炼炉熔炼纯钛、纯铌和纯锆获得的，之后在高真空烧结炉中进行均匀化退火处理，以优化合金的微观结构和性能。在950℃左右的温度下进行热氧化处理，以形成氧化层，并对其组成和结构进行了详细分析。 这项研究揭示了新型β型钛合金Ti-25Nb-2Zr的氧化特性，特别是在形成生物相容性氧化层和磷灰石诱导能力方面的潜力。这些发现对于优化钛合金在生物医学领域的应用，以及设计更安全有效的医用植入材料具有重要意义。通过深入理解氧化层的形成机制和影响因素，未来可以进一步改进合金的表面改性策略，提高其临床应用的效果。