省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室刘德学教授团队,在中熵合金弹/塑变形及其功能化领域取得重要进展,相关成果以题为“Systematic study of (TiZr)xNby(TaMo)z medium entropy alloys for biomedical implants”发表在Journal of Materials Research and Technology(影响因子:6.267,中科院一区,Top)。论文第一作者为兰州理工大学材料科学与工程学院博士生胡世文,通讯作者为刘德学教授。兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室、材料科学与工程学院为第一通讯单位,香港中文大学与西北民族大学民委重点实验室等为合作单位。
中/高熵合金(MEAs/HEAs)由于其独特的成分和微观组织结构,表现出高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温氧化等优异的物理化学性能,是目前金属材料科学领域的研究热点。该论文报道了一种多组分难熔兼具生物相容金属元素组成的新型BCC结构(TiZr)xNby(TaMo)z中熵合金,通过调控过渡族元素原子间键合力(Bonding force)可获较低的弹性模量,其塑性变形由剪切带(Shear bands)与位错(Dislocations)主导,克服了传统难熔中/高熵合金的室温拉伸脆性,该合金的优异强度来源于强晶格畸变引发的高固溶强化(SSH)。上述弹/塑变形力学特性高度适配生物医用骨植入材料升级换代需求,该材料被植入大鼠的股骨中段,用于探索骨植入适配性,结果表明该合金具有良好的骨形成能力,比Ti6Al4V等医用金属拥有更好的生物力学相容性。
该项工作得到了国家自然科学基金(11962016)、甘肃省重点人才项目、甘肃省基础研究创新群体等项目资助,相关研究成果已发表中科院1区论文3篇,其中单篇引用次数达108次,2区以上论文10余篇,授权发明专利7件并有较好转化应用前景。(撰稿:周宏伟,审核:石玗)