设计(论文)的基本内容：

（1）合金成分不同对其表面纳米管生长的影响。通过金相阳极氧化、扫描等实验观测筛选出哪种合金成分更适于表面 生成纳米管层；

（2）阳极氧化的时间不同对合金表面活性的影响。通过扫描电镜观测经过不同阳极氧化时间的合金表面纳米管形貌， 筛选出能生成更具表面活性的纳米管的阳极氧化工艺；

（3）诱导钙、磷等元素表面沉积的能力。通过 XRD 检测分析浸泡不同时间人体模拟液的合金，判断不同合金表面纳 米管层诱导钙、磷沉积的速率，找出最快速最均匀诱导钙、 磷沉积的合金表面纳米管层。

本文选用三种不同 Zr 含量的 TiZr 二元合金为研究对象，通过金相实验、阳极氧化实验以及浸泡人体模拟液实验，利用金相显微镜、XRD、SEM 等设备系统的研究了 TiZr 固溶态合金的显微组织，合金表面纳米管层的微观形貌和物相组成。

金相实验结果表明：Ti-40Zr、Ti-60Zr、Ti-80Zr 的金相显微组织均为典型的单相组织，晶粒内部有明显的针状物，分布散乱方向不一。Zr 的含量越大的 TiZr 二元合金其晶粒尺寸越大；

氧化 2 小时后，合金表面纳米管层生长分布情况较好、较稳定。Zr 的含量越大的TiZr 二元合金其表面纳米管层的厚度越大，其表面改性效果越好；润湿性实验结果表明： Zr 含量越大，TiZr 二元合金其接触角越小，即亲水性越好，越有利于蛋白质等溶质的溶解吸附以及细胞黏附。

在模拟人体液中浸泡实验结果表明：Ti-60Zr 诱导钙、磷沉积的能力更强，其植入体内后表面与周围组织细胞能更好的结合，成骨细胞能更好的黏附，修复效果更好。

本文主要针对提高钛合金表面生物活性进行实验研究，以改善钛合金作为植入体与骨组织的结合再生性。主要研究内容有：

（1）合金成分不同对其表面纳米管生长的影响。不同 Ti 含量的 Ti-Zr 合金，其表面腐蚀速率会有所不同，从而造成表面纳米管生长分布的差别，通过金相、阳极氧化、扫描等实验观测筛选出哪种合金成分更适于表面生成纳米管层；

（2）阳极氧化的时间不同对合金表面活性的影响。合金进行阳极氧化的时间不同，纳米管的生长情况就会不同，进而导致合金表面生物活性的程度不同，通过扫描电镜观测经过不同阳极氧化时间的合金表面纳米管形貌，筛选出能生成更具表面活性的纳米管的阳极氧化工艺；

（3）诱导钙、磷等元素表面沉积的能力。钛合金作为植入体主要与人体骨组织接触密切，在接触使用过程中，钙、磷等元素越易沉积在植入体表面，则植入体的骨再生能力、与周围的结合能力更佳。通过 XRD 检测分析浸泡不同时间人体模拟液的合金，判断不同合金表面纳米管层诱导钙、磷沉积的速率，找出最快速最均匀诱导钙、磷沉积的合金表面纳米管层。

本文通过对 Ti-40Zr、Ti-60Zr 和 Ti-80Zr 的金相显微组织、阳极氧化后合金表面的微观形貌和物相组成以及浸泡人体模拟液后合金表面的微观形貌和物相组成的研究，得出以下结论：

（1）Ti-40Zr、Ti-60Zr 和 Ti-80Zr 的金相显微组织均为典型的单相组织，晶粒内部有明显的针状物，分布散乱，方向不一；Ti-40Zr 合金的晶粒尺寸最小，Ti-80Zr 合金的晶粒尺寸最大，Zr 含量越高的 TiZr 合金其晶粒尺寸越大。

（2）Ti-40Zr、Ti-60Zr 和 Ti-80Zr 在阳极氧化 2 小时后表面生成的纳米管层生长分布情况普遍较好、较稳定，Ti-40Zr 表面生成纳米管的速率最快，长度最短，管径最大。Ti-80Zr 表面生成纳米管的速率最慢，长度最长，且参差不齐，管径最小。在 TiZr 合金中，当Zr 含量小于 Ti 含量时，其表面腐蚀速率较大，容易被腐蚀，相反则生长速率较大。

（3）Ti-40Zr、Ti-60Zr 和 Ti-80Zr 的表面纳米管成分中均含有Ti2ZrO，其含量随着合金中 Zr 含量的增加而增加，Ti-60Zr 和 Ti-80Zr 的表面纳米管成分中还含有 ZrO2，其含量也随着合金中 Zr 含量的增加而增加，而 Ti-40Zr 表面纳米管的主要成分为 TiO2。

（4）Ti-40Zr、Ti-60Zr 和 Ti-80Zr 表面纳米管接触角均＜60°，呈现较好的亲水性，Ti-80Zr表面接触角相对最小，其表面纳米管的亲水性最好，Ti-40Zr 的表面接触角相对最大，其表面纳米管的亲水性最差，Zr 含量越高的 TiZr 合金其表面纳米管的亲水性更好，更有利于蛋白质等溶质的溶解吸附以及细胞贴附。

Ti-40Zr、Ti-60Zr 和 Ti-80Zr 的表面纳米管均能够诱导 Ca10(OH)2(PO4)6 沉积，其中 Ti-60Zr 诱导 Ca10(OH)2(PO4)6 速率最快；随着浸泡时间的延长， Ca10(OH)2(PO4)6 的数量增多，而 Ti-40Zr 和 Ti-80Zr 表面纳米管诱导钙、磷沉积的速率相对较慢，能力较弱。