
省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室劉德學教授團隊,在中熵合金彈/塑變形及其功能化領域取得重要進展,相關成果以題為“Systematic study of (TiZr)xNby(TaMo)z medium entropy alloys for biomedical implants”發表在Journal of Materials Research and Technology(影響因子:6.267,中科院一區,Top)。論文第一作者為蘭州理工大學材料科學與工程學院博士生胡世文,通訊作者為劉德學教授。蘭州理工大學省部共建有色金屬先進加工與再利用國家重點實驗室、材料科學與工程學院為第一通訊單位,香港中文大學與西北民族大學民委重點實驗室等為合作單位。
中/高熵合金(MEAs/HEAs)由于其獨特的成分和微觀組織結構,表現出高強度、高硬度、耐腐蝕、耐高溫氧化等優異的物理化學性能,是目前金屬材料科學領域的研究熱點。該論文報道了一種多組分難熔兼具生物相容金屬元素組成的新型BCC結構(TiZr)xNby(TaMo)z中熵合金,通過調控過渡族元素原子間鍵合力(Bonding force)可獲較低的彈性模量,其塑性變形由剪切帶(Shear bands)與位錯(Dislocations)主導,克服了傳統難熔中/高熵合金的室溫拉伸脆性,該合金的優異強度來源于強晶格畸變引發的高固溶強化(SSH)。上述彈/塑變形力學特性高度適配生物醫用骨植入材料升級換代需求,該材料被植入大鼠的股骨中段,用于探索骨植入適配性,結果表明該合金具有良好的骨形成能力,比Ti6Al4V等醫用金屬擁有更好的生物力學相容性。

該項工作得到了國家自然科學基金(11962016)、甘肅省重點人才項目、甘肅省基礎研究創新群體等項目資助,相關研究成果已發表中科院1區論文3篇,其中單篇引用次數達108次,2區以上論文10余篇,授權發明專利7件并有較好轉化應用前景。(撰稿:周宏偉,審核:石玗)