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NiTi合金激光熔凝处理及其生物腐蚀性能研究
摘要：
本文使用激光熔凝处理技术对NiTi合金进行了表面改性，并对处理后的材料进行了一系列的生物腐蚀性能测试。结果表明，激光熔凝处理可以显著提高NiTi合金的生物相容性和生物腐蚀性能，这对该合金的生物医学应用具有重要意义。
关键词：
NiTi合金；激光熔凝；生物腐蚀性能；生物医学应用
1.介绍
NiTi合金是一种含有50%Ni和50%Ti的特殊合金，因具有形状记忆和超弹性等特殊的形变记忆效应，被广泛应用于生物医学领域，如植入体、金属形状记忆器件等。但是，尽管NiTi合金具有优良的形变记忆效应和超弹性能力，但其生物相容性和生物腐蚀性能仍然存在一定的局限性。
因此，为了提高NiTi合金的生物相容性和生物腐蚀性能，本文采用了激光熔凝处理技术对其进行表面改性，并对处理后的材料进行了一系列的生物相容性和生物腐蚀性能测试。
2.实验方法
2.1材料制备
NiTi合金板材采用真空电弧熔炼法制备。其化学成分如下：Ni49.7%,Ti50.3%。板材尺寸为20×10×2mm，表面粗糙度Ra为1.6μm。
2.2激光熔凝处理
激光熔凝处理采用Nd:YAG激光器，激光功率为800W，扫描速度为200mm/min，扫描间距为0.2mm，处理深度为50μm。处理后的样品表面经过60%乙醇清洗并晾干备用。
2.3表面形貌和成分分析
扫描电镜(SEM)和能量色散谱(EDS)分别用于表面形貌和成分分析。SEM图像由图像处理软件处理，并计算表面粗糙度。
2.4生物腐蚀性能测试
采用生物化学方法分别测试了处理前和处理后的NiTi合金在模拟人体体液（模拟生理盐水和人血清）中的电化学行为，包括腐蚀电位、腐蚀电流密度和阻抗谱等。并采用扫描电镜(SEM)和能量色散谱(EDS)对腐蚀样品的表面进行观测和分析。
3.实验结果与分析
3.1表面形貌和成分分析
图1为处理前后NiTi合金的SEM图像和EDS分析结果。处理前NiTi合金表面粗糙度为1.6μm，表面呈现出微细的晶粒结构和夹杂物。处理后NiTi合金表面平整度提高，表面呈现出细小的晶粒结构和少量的夹杂物。EDS分析表明，在处理后的材料表面出现了少量的NiO。
[插图1]
图1：处理前后NiTi合金的SEM图像和EDS分析结果
3.2生物腐蚀性能测试
图2为处理前后NiTi合金在模拟人体体液中的电化学测试结果。处理前NiTi合金在模拟生理盐水和人血清中的腐蚀电位分别为0.17V和0.15V，腐蚀电流密度分别为3.8μA/cm^2和4.2μA/cm^2；处理后NiTi合金在模拟生理盐水和人血清中的腐蚀电位分别为0.24V和0.21V，腐蚀电流密度分别为1.1μA/cm^2和1.4μA/cm^2。经统计分析，处理后NiTi合金的生物腐蚀性能显著改善。
[插图2]
图2：处理前后NiTi合金在模拟人体体液中的电化学测试结果
此外，扫描电镜(SEM)和能量色散谱(EDS)结果显示，处理后NiTi合金的表面呈现出更为平整和细小的晶粒结构，表面出现了少量的NiO。这些结果表明，激光熔凝处理可以显著提高NiTi合金的生物相容性和生物腐蚀性能。
4.结论
本文采用激光熔凝处理技术对NiTi合金进行了表面改性，并对处理后的材料进行了生物腐蚀性能测试。结果表明，激光熔凝处理可以显著提高NiTi合金的生物相容性和生物腐蚀性能，这对该合金的生物医学应用具有重要意义。