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钛合金凭借其优良的生物相容性和力学性能,逐渐代替不锈钢和CoCrMo等传统的生物医用金属材料,已经被广泛用作人工关节、脊柱矫形内固定系统、牙科种植体等医用内植入材料。本文采用不同的制备和热处理方法,获得了具有不同Cu元素存在形式的Ti-Cu合金,利用光学显微镜、XRD、SEM、电化学工作站、摩擦磨损试验机等系统研究了 Ti-Cu合金的微观组织特征,以及Cu存在形式对合金力学性能、耐腐蚀性能摩擦磨损性能和抗菌性能的影响规律,获得以下研究结果:微观组织观察结果表明,熔铸Ti-xCu合金中Cu主要以Ti2Cu形式存在,呈典型的板条状共晶组织,基体呈网篮状。经过固溶处理,Cu元素以过饱和固溶体存在于基体中,基体呈现典型的马氏体组织。经过时效处理,Cu元素以细小的Ti2Cu弥散分布于基体中,基体组织仍为马氏体组织。在粉末冶金Ti-Cu合金中,Cu以层片状分布的Ti2Cu为主,部分以富Cu相存在。显微硬度结果显示,熔铸Ti-Cu合金经过固溶处理和时效处理,合金的硬度升高,压缩屈服强度和抗压强度增加,而粉末冶金Ti-Cu合金显示出高硬度和高抗压强度。摩擦磨损实验表明,几种Ti-xCu合金的稳态摩擦系数变化不大,表明Cu的存在形式对合金的摩擦系数影响不大。但是,体积磨损率却随着熔铸态、热处理态和粉末烧结态逐渐降低,表明Cu的存在形式对合金的耐磨性能有一定的影响。磨痕观察结果表明,合金在0.98 N载荷下均表现为轻微的粘着磨损和磨粒磨损。电化学实验表明,熔铸态Ti-Cu合金的耐蚀性能较纯钛差,而且固溶处理并没有改变熔铸态Ti-Cu合金的耐蚀性能。但是时效处理后Ti-Cu合金的耐蚀性能得到提高,与与纯钛相当。粉末冶金态Ti-Cu合金表现良好的的耐蚀性。综合结果表明,Cu的存在形式对Ti-Cu合金的耐蚀性能有一定的影响,但是影响不大。抗菌实验表明,熔铸态Ti-Cu合金和经过固溶处理的Ti-Cu合金都没有抗菌性能,但是经过时效后的Ti-Cu合金和粉末冶金Ti-Cu合金表现出良好的抗菌性能。分析认为,粗大和分布不均匀的Ti2Cu相不具备抗菌性能,固溶态Cu元素也不具备抗菌性能。但是细小均匀分布的Ti2Cu相,以及富Cu相具有良好的抗菌性能。Cu含量的增加,合金的抗菌性能增加。