1、钛金基形状记忆合金性能调控：过渡金属的引入

钛金基形状记忆合金性能调控：过渡金属的引入

随着老龄化社会的到来，生物医学应用和生物材料的需求日益迫切。形状记忆合金（SMAs）和超弹性（SE）合金因其独特的性能，成为生物医学领域极具潜力的材料。本文将深入探讨通过引入过渡金属来调控钛金（Ti - Au）基形状记忆合金的力学和功能特性。

1. 研究背景与意义

生物医学应用对材料的要求极为严格，如支架、植入材料和手术材料等，需要具备无毒、无过敏反应、高界面适应性、高耐腐蚀性和适当的力学性能等特点。β型钛形状记忆合金因其出色的性能，满足了这些关键需求，成为研究的焦点。

为了进一步调整β - Ti SMAs的性能并赋予其更多功能，研究人员引入了额外的元素。金（Au）元素因其无毒、无过敏特性以及良好的耐腐蚀性，被用于定制β - Ti基SMAs。此外，为了满足生物医学材料在人体中的工作温度要求，需要精确调整马氏体转变开始温度（Ms）。研究发现，引入第三种元素来调节Ti - Au基二元SMAs的Ms是一种有效且简便的方法。

2. 过渡金属的选择

过渡金属，如3d、4d和5d过渡金属，因其低成本、相对较低的熔点、较低的密度和丰富的储量而被选中。同时，Ti基合金的相变行为与过渡金属的电子构型之间存在良好的关系。因此，研究人员对Ti - Au - M三元SMAs进行了筛选，其中M为V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu和Mo等不同的过渡金属。

大多数选定的过渡金属在少量添加到Ti合金中时被认为是生物相容的，并且其中许多元素被认为是人体必需的金属。然而，Sc和Zn被排除在3d过渡金属元素之外。Sc由于其生物相容性低、价格相对较高且易氧化而不被选择；Zn由于其相对较低的沸点，可能导致合金化