题目：合金化对Ti-Cu-Zr-Fe系非晶合金的形成及性能的影响

Ti基非晶合金具有高强度、高弹性极限、高硬度、较低的弹性模量等优异的力学性能，同时具有良好的耐腐蚀性能和生物相容性，因而在生物医用领域具有潜在的应用前景。本文在不含Ni、Be等高生物毒性元素的Ti-Cu-Zr-Fe系非晶合金基础上，采用Nb合金化的方法制备出了具有优异耐腐蚀性能的Ti-Cu-Zr-Fe-Sn-Si-Ag-Nb系非晶合金，并研究了Nb合金化对其形成能力、热稳定性、力学性能、腐蚀行为和生物相容性的影响。

首先，研究Nb元素的微量添加对Ti-Cu-Zr-Fe-Sn-Si-Ag非晶合金形成能力和热稳定性的影响。研究结果表明，Nb合金化在一定程度上降低了其非晶形成能力，过冷液相区由54 K降低到40 K，但仍可以采用铜模铸造法制备出直径为 3 mm的块体非晶合金。压缩实验结果表明Ti-Cu-Zr-Fe-Sn-Si-Ag-Nb系非晶合金的断裂强度约为2000 MPa、维氏硬度约为590、杨氏模量约为98 GPa，因而Nb合金化对其力学性能的影响不显著。

其次，采用电化学测试方法研究了Nb合金化对Ti-Cu-Zr-Fe-Sn-Si-Ag非晶合金在Hank’s溶液中腐蚀行为的影响。研究结果表明，Ti-Cu-Zr-Fe-Sn-Si-Ag-Nb系非晶合金在Hank’s溶液中发生自钝化，Nb元素的添加提高了非晶合金的开路电位、点蚀电位，降低了其钝化电流密度。同时电化学阻抗谱表明，Ti-Cu-Zr-Fe-Sn-Si-Ag-Nb系非晶合金在Hank’s溶液中的腐蚀行为受电化学控制，并且随着Nb元素含量的增加，电荷转移电阻增加，Ti-Cu-Zr-Fe-Sn-Si-Ag-Nb系非晶合金在溶液中化学反应速率降低，钝化膜的保护性增强，因而Nb合金化可以提高其耐腐蚀性能。

最后，研究了Nb合金化对Ti-Cu-Zr-Fe-Sn-Si-Ag非晶合金生物相容性的影响。去离子水在Ti-Cu-Zr-Fe-Sn-Si-Ag-Nb系非晶合金表面的静态接触角为66°~69°，因而该Ti基非晶合金具有较好的亲水性。小鼠成骨细胞MC3T3-E1在Ti基非晶合金的表面能够贴壁生长并表现出正常的细胞形貌，具有较高的细胞存活率，因而Ti-Cu-Zr-Fe-Sn-Si-Ag-Nb系非晶合金具有良好的生物相容性并且Nb合金化对Ti-Cu-Zr-Fe-Sn-Si-Ag 非晶合金生物相容性的影响不大。