α-(Nb 1-x Ag x ) 5 Si 3 的第一性原理计算及其生物学性能研究
发布时间：2024-03-10 21:40
本文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,系统研究了合金元素Ag的加入对α-Nb5Si3结构稳定性、机械性能和热力学性质的影响。形成焓计算表明,α-(Nb1-xAgx)5Si3化合物都是热力学稳定的,Ag原子更倾向于替代Nb4c位置而不是Nb16l位置。随着Ag含量的增加,α-(Nb1-xAgx)5Si3化合物的弹性模量和理论维氏硬度降低,但根据Pugh定律(B/G)、泊松比、柯西压力、Peierls力和应力应变响应的结果,它们的韧性得到了提升。用不同的各向异性指数和普适各向异性因子来表征α-(Nb1-xAgx)5Si3化合物的弹性各向异性,结果表明Ag的加入使α-(Nb1-xAgx)5...
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 医用钛合金
1.2.1 医用钛合金的发展
1.2.2 医用钛合金的应用
1.2.3 医用钛合金存在的问题
1.2.4 医用钛合金的改进
1.3 双阴极等离子溅射表面改性技术
1.4 选材依据
1.4.1 Nb-Si系材料介绍
1.4.2 合金元素Ag的作用
1.5 理论研究方法
1.5.1 第一性原理简介及在材料研究中的应用
1.5.2 多粒子体系的薛定谔方程
1.5.3 密度泛函理论
1.5.4 理论研究进展
1.6 课题来源
1.7 研究内容
1.8 技术路线
第二章 实验材料及方法
2.1 实验材料
2.1.1 基体材料
2.1.2 靶材制备
2.2 实验设备及涂层制备工艺
2.3 微观组织分析以及力学性能测试
2.3.1 物相分析
2.3.2 横截面形貌及成分
2.3.3 纳米压入测试
2.4 电化学及钝化膜测试
2.4.1 电化学测试
2.4.2 钝化膜成分分析
2.5抗菌实验
2.5.1 细菌培养
2.5.2 平板计数法抗菌实验
2.6生物相容性实验
2.6.1 接触角测试
2.6.2 细胞毒性测试
2.6.3 成骨性能测试
第三章 Ag合金化对α-Nb5Si3结构和性能的第一性原理研究
3.1 引言
3.2 计算模型和参数
3.3 计算结果与讨论
3.3.1 Ag原子的位置偏好
3.3.2 机械性能
3.3.3 电子特性
3.3.4 热膨胀各向异性
3.3.5 声速各向异性和德拜温度
3.4 本章小结
第四章 Ag合金化α-(Nb1-xAgx)5Si3涂层的组织与性能分析
4.1 本章提要
4.2 涂层的物相组成以及组织结构分析
4.2.1 涂层的X射线衍射分析(XRD)
4.2.2 涂层截面的SEM及 EDS分析
4.2.3 涂层的TEM分析
4.3 涂层纳米压入测试分析
4.4 涂层的耐腐蚀性能研究
4.4.1 开路电位(OCP)测试
4.4.2 动电位极化曲线(Potentiodynamic polarization)测试
4.4.3 电化学阻抗谱(EIS)测试
4.4.4 钝化膜成分XPS分析
4.5 本章小结
第五章 Ag合金化α-(Nb1-xAgx)5Si3涂层的抗菌性能研究
5.1 本章提要
5.2 平板计数法抗菌实验
5.3 细菌表面形貌观察
5.4 抗菌机理探究
5.5 本章小结
第六章 Ag合金化α-(Nb1-xAgx)5Si3涂层的生物相容性研究
6.1 本章提要
6.2 接触角测试
6.3 成骨性能测试
6.3.1 表面形貌观察(SEM)
6.3.2 XRD分析
6.3.3 TEM分析
6.3.4 红外光谱分析
6.4 细胞毒性测试
6.5 本章小结
第七章 全文总结
参考文献
致谢
在校期间的研究成果及发表的学术论文
本文编号：3925359
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 医用钛合金
1.2.1 医用钛合金的发展
1.2.2 医用钛合金的应用
1.2.3 医用钛合金存在的问题
1.2.4 医用钛合金的改进
1.3 双阴极等离子溅射表面改性技术
1.4 选材依据
1.4.1 Nb-Si系材料介绍
1.4.2 合金元素Ag的作用
1.5 理论研究方法
1.5.1 第一性原理简介及在材料研究中的应用
1.5.2 多粒子体系的薛定谔方程
1.5.3 密度泛函理论
1.5.4 理论研究进展
1.6 课题来源
1.7 研究内容
1.8 技术路线
第二章 实验材料及方法
2.1 实验材料
2.1.1 基体材料
2.1.2 靶材制备
2.2 实验设备及涂层制备工艺
2.3 微观组织分析以及力学性能测试
2.3.1 物相分析
2.3.2 横截面形貌及成分
2.3.3 纳米压入测试
2.4 电化学及钝化膜测试
2.4.1 电化学测试
2.4.2 钝化膜成分分析
2.5抗菌实验
2.5.1 细菌培养
2.5.2 平板计数法抗菌实验
2.6生物相容性实验
2.6.1 接触角测试
2.6.2 细胞毒性测试
2.6.3 成骨性能测试
第三章 Ag合金化对α-Nb5Si3结构和性能的第一性原理研究
3.1 引言
3.2 计算模型和参数
3.3 计算结果与讨论
3.3.1 Ag原子的位置偏好
3.3.2 机械性能
3.3.3 电子特性
3.3.4 热膨胀各向异性
3.3.5 声速各向异性和德拜温度
3.4 本章小结
第四章 Ag合金化α-(Nb1-xAgx)5Si3涂层的组织与性能分析
4.1 本章提要
4.2 涂层的物相组成以及组织结构分析
4.2.1 涂层的X射线衍射分析(XRD)
4.2.2 涂层截面的SEM及 EDS分析
4.2.3 涂层的TEM分析
4.3 涂层纳米压入测试分析
4.4 涂层的耐腐蚀性能研究
4.4.1 开路电位(OCP)测试
4.4.2 动电位极化曲线(Potentiodynamic polarization)测试
4.4.3 电化学阻抗谱(EIS)测试
4.4.4 钝化膜成分XPS分析
4.5 本章小结
第五章 Ag合金化α-(Nb1-xAgx)5Si3涂层的抗菌性能研究
5.1 本章提要
5.2 平板计数法抗菌实验
5.3 细菌表面形貌观察
5.4 抗菌机理探究
5.5 本章小结
第六章 Ag合金化α-(Nb1-xAgx)5Si3涂层的生物相容性研究
6.1 本章提要
6.2 接触角测试
6.3 成骨性能测试
6.3.1 表面形貌观察(SEM)
6.3.2 XRD分析
6.3.3 TEM分析
6.3.4 红外光谱分析
6.4 细胞毒性测试
6.5 本章小结
第七章 全文总结
参考文献
致谢
在校期间的研究成果及发表的学术论文
本文编号：3925359
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