基于热力学熵调控的医用Ni基非晶合金的成分设计
发布日期：2024-08-22 浏览次数： 专利申请、商标注册、软件著作权、资质办理快速响应热线：4006-054-001 微信：15998557370
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| 摘要： | 本发明涉及非晶合金，具体涉及一种基于热力学熵调控的医用ni基非晶合金的成分设计方法。、在生物金属玻璃相比于常规的生物玻璃材料和生物金属材料而言具有强度高、耐腐蚀性能强等优秀的性能，因此在生物医疗材料中具有优秀的应用前景。在过去的几十年中，一些bmgs被专门开发用于生物医学，并且已经进行了体... | ||
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本发明涉及非晶合金，具体涉及一种基于热力学熵调控的医用ni基非晶合金的成分设计方法。背景技术：1、在生物金属玻璃相比于常规的生物玻璃材料和生物金属材料而言具有强度高、耐腐蚀性能强等优秀的性能，因此在生物医疗材料中具有优秀的应用前景。在过去的几十年中，一些bmgs被专门开发用于生物医学，并且已经进行了体外和体内测试以评估其作为生物材料的可行性。目前，已经设计和开发了几种由bmgs制成的生物医学植入物和装置，如手术刀片、医用吻合钉砧、一些具有高精度耐用性的微创医疗器械和医疗植入物如骨板、骨螺钉、可吸收缝合线、牙植入物等。目前，常见的生物金属玻璃材料如ti基，含ni和be的ti-zr-ni-be, ti-ni-cu-sn-be-zr, ti-zr-cu-ni-sn和不含ni和be的ti-zr-cu-pd, ti-zr-cu-pd-sn ，ti-zr-si等体系，被应用于骨植入中；zr基用于心脑血管的支架和骨植入等；fe基由于其成本低，玻璃形成能力好有被应用于mri生物成像和诊断环境下使用的生物医学材料和治疗器械；同时mg基和ca基生物金属玻璃具有较好的生物相容性和降解性，也被广泛用于医疗的植介入材料中。本发明中所关注的ni基非晶合金是迄今己知最强韧的非晶合金材料，ni基非晶合金被认为是最具有潜力的工程材料之一，在医疗器械领域具有良好的使用前景，如外科吻合器、镊子、手术刀、止血钳等外科手术器件当中。可见金属玻璃在医疗材料中具有良好的应用前景，而想要使得金属玻璃在其中的应用发挥的更加出色，则对于金属玻璃体系的形成能力的研究和成分设计的开发则是重中之重。2、目前在已知的合金体系中，已有大量研究表明最佳的玻璃形成区（gfr）在深共晶或临近深共晶点附近。对于简单二元体系而言，由于研究者们对相图热力学的不断优化，因此二元相图已经十分完善，这对于我们寻找和制备非晶形成体提供了有力的帮助。然而对于大多数较好的玻璃形成体，其元素组成均在三元和三元以上，因此无法满足从多元相图着手，这就阻碍了多元金属体系的玻璃成分确定。目前大部分金属玻璃体系的发掘均是从大量的元素替换和参杂等实验中得到的，十分耗时耗力，无法快速准确地设计多元金属体系的玻璃成分，显然，开发出一个有效的金属玻璃设计方案是被迫切的并被寄予厚望的。技术实现思路1、本发明的目的在于提供一种基于热力学熵调控的医用ni基非晶合金的成分设计方法，其便于快速、有效地设计多元金属体系的玻璃成分，省时省力，有效节约研发生产成本。2、为达此目的，本发明采用以下技术方案:3、提供一种基于热力学熵调控的医用ni基非晶合金的成分设计方法，包括以下步骤：4、选用三种ni基二元共晶成分：a、b和c；5、将a、b和c分别以5k/min进行升温测量，得到完整的熔化峰；6、分别积分计算得到熔化焓
hm，并采用初始熔化温度onset点为熔点温度
tm；
7、通过公式
sm
=
hm
/tm分别计算得到a、b和c的熔化熵数据：；
8、采用杠杆原则，以熔化熵为指导依据，进行四元成分的确定，计算公式如下：9、其中，
α、
β和
γ表示共晶成分在三元成分中的占比，且满足；
10、通过公式
cam=α[e(a)]+β[e(b)]+γ[e(c)]得到四元合金成分；其中，c为四元合金成分，e为共晶成分点。
11、作为基于热力学熵调控的医用ni基非晶合金的成分设计方法的一种优选方案，所述a、b和c为近共晶点成分。12、作为基于热力学熵调控的医用ni基非晶合金的成分设计方法的一种优选方案，所述a、b和c分别为：ni59.5nb40.5、ni62.5ta37.5和ni81p19。13、作为基于热力学熵调控的医用ni基非晶合金的成分设计方法的一种优选方案，在所述通过公式
cam=α[e(a)]+β[e(b)]+γ[e(c)]得到四元合金成分的步骤之后，包括：
14、根据四元合金成分中的各元素对玻璃形成能力的影响，对四元合金成分比例进行微调控。15、本发明的有益效果：本发明提出的基于热力学熵调控的医用ni基非晶合金的成分设计方法便于快速、有效地设计多元金属体系的玻璃成分，无需大量的元素替换和参杂等实验，省时省力，有效节约研发生产成本。技术特征：1.一种基于热力学熵调控的医用ni基非晶合金的成分设计方法，其特征在于，包括以下步骤：2.根据权利要求1所述的基于热力学熵调控的医用ni基非晶合金的成分设计方法，其特征在于，所述a、b和c为近共晶点成分。3.根据权利要求2所述的基于热力学熵调控的医用ni基非晶合金的成分设计方法，其特征在于，所述a、b和c分别为：ni59.5nb40.5、ni62.5ta37.5和ni81p19。4.根据权利要求1所述的基于热力学熵调控的医用ni基非晶合金的成分设计方法，其特征在于，在所述通过公式cam=α[e(a)]+β[e(b)]+γ[e(c)]得到四元合金成分的步骤之后，包括：技术总结本发明公开了一种基于热力学熵调控的医用Ni基非晶合金的成分设计方法，包括以下步骤：选用三种Ni基二元共晶成分：A、B和C；将A、B和C分别5K/min进行升温测量，得到完整的熔化峰；分别积分计算得到熔化焓H
