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成果名称: 生物用大块金属玻璃的力学及物理性质

成果登记号: 9612023J0113

第一完成单位: 西北工大大学

联 系 人: 洪波

成果类型: 基础理论

成果体现形式 : 其他

应用行业: 科学研究和技术服务业

学科分类: 非晶、微晶金属材料(包括准晶和纳米晶材料等)(430.4030)

完成人: 乔吉超,吕国建,童钰

成果简介:

金属玻璃是在快速急冷下来不及结晶而形成的非晶态合金固体。相较于传统晶体金属材料较为完善的理论研究,金属玻璃的理论研究仍刚刚起步,许多物理现象和理论的研究仍不清晰。金属玻璃具有高强度和较低的模量,与生物自生的低模量相适应,在理论上比传统晶体合金更适合用于生物医疗。生物医疗用非晶合金具有较高的弹性极限(约2%),比生物骨骼的弹性极限(约1%)更高,这将使得生物医疗用金属玻璃材料在实际工况下的弹性弯曲变形比传统医用金属材料的应力分布更加均匀,能够有效地减少应力集中引起的材料失效,有助于患者骨骼更快康复愈合。不仅如此,得益于金属玻璃材料独特的力学特性和耐磨损,近十年来大量以金属玻璃为材料的医疗器械被研发出来。非晶合金的使用大大提高了设备的精度和耐久性,此外由金属玻璃制备而成的骨螺钉、人体假肢,牙科植入物和填料物,关节连接器等器件良好的生物相容性和使用寿命。而且金属玻璃良好的耐腐蚀性和强度使得其可以应用于心血管支架和整形外科植入等。主要的科学价值如下:

  1. 高强度和硬度:生物用大块金属玻璃具有很高的强度和硬度,比传统金属材料更具抗拉、抗压和抗切割能力,能够承受更大的外部力和压力。

  2. 优异的韧性:尽管生物用大块金属玻璃非常坚硬,但其韧性却相对较高。这意味着它能够在受到冲击或应变时具有一定的变形能力,而不会立即断裂。

  3. 优异的耐磨性:生物用大块金属玻璃具有出色的耐磨性,能够抵抗摩擦、磨损和刮擦等外部因素的影响,保持其表面的光滑和完整性。

  4. 优良的生物相容性:生物用大块金属玻璃具有良好的生物相容性,对人体组织和生物体没有明显的毒性或刺激性反应,适合用于生物医疗和生物植入应用。

    综上所述,研究非晶合金的动态弛豫行为能够有效地探测非晶合金在原子级别的扩散及动力学行为,对理解非晶合金的玻璃转变本质、塑性形变单元以及微观结构非均匀性等重要科学问题有所帮助,为调控非晶合金的力学性能提供重要指导。