火花等离子烧结加热速率对生物医学Ti?Zr?Nb?Ta?Ag高熵合金在模拟体液中的力学性能及体外腐蚀行为的影响

《Advanced Engineering Materials》：Effect of Spark Plasma Sintering Heating Rate on the Mechanical and In Vitro Corrosion Behavior of Biomedical Ti?Zr?Nb?Ta?Ag High-Entropy Alloy in Simulated Body Fluid

该研究探讨了火花等离子体烧结（SPS）过程中加热速率对Ti-Zr-Nb-Ta-Ag高熵合金在模拟体液（SBF）中显微结构、显微硬度和腐蚀性能的影响。实验表明，提高加热速率可增强XRD峰强度和结晶度，但导致显微硬度和相对密度下降；在100°C/min时显微硬度达9.945 GPa，相对密度99.85%，所有样品主相均为BCC1结构，且高速率烧结的合金在SBF中腐蚀抗力更优。研究揭示了SPS加热速率对材料性能的关键调控作用。

　　

摘要

本研究探讨了火花等离子烧结（SPS）过程中加热速率对Ti?Zr?Nb?Ta?Ag高熵合金（HEA）在模拟体液（SBF）中的微观结构、显微硬度和电化学腐蚀行为的影响。该合金通过机械合金化及随后的烧结工艺制备，分别采用100、200和300°C·min?1的加热速率。对SPS烧结样品的微观结构分析表明，其中存在BCC1、BCC2和富Zr相。加热速率的提高使得XRD峰强度和结晶度增强，但同时也导致显微硬度和相对密度下降。在100°C·min?1的加热速率下，该合金的显微硬度为9.945 GPa，致密度为99.85%。所有烧结样品中的主导相均为BCC1。在较高加热速率下，SPS样品的体外耐腐蚀性增强，表明在SBF介质中形成了更稳定且具有保护作用的钝化层。这些结果强调了优化SPS加热速率的重要性，以实现加工效率与HEA机械性能和电化学性能之间的平衡。

图形摘要

本研究分析了火花等离子烧结过程中加热速率对Ti?Zr?Nb?Ta?Ag高熵合金在模拟体液（SBF）中的微观结构、显微硬度和耐腐蚀性的影响。研究结果表明，加热速率显著影响合金的相形成、显微硬度及耐腐蚀性，为优化SPS工艺参数以提升生物医学植入物的性能提供了依据。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。