题目：NiTi合金表面状态对耐腐蚀性能及生物相容性的影响

    NiTi形状记忆合金在从航空航天到生物医学等各大领域都有着令人瞩目的应用，而它在生物医学上的应用得益于其优秀的耐腐蚀性能及生物相容性。在人体环境中长期服役的NiTi合金不可避免的产生氧化、腐蚀等破坏，对于改善NiTi合金表面性能的方法的研究层出不穷，而针对破坏后的NiTi合金的表面行为的研究很少。本文用热氧化NiTi和离子注入Ni的表面富镍NiTi合金分别模拟氧化和腐蚀后的NiTi合金，先系统讨论了不同注入剂量Ni离子注入后NiTi形状记忆合金（Ni-NiTi）的表面层成分及形貌、微观结构和相变的变化情况。然后通过示差扫描量热法（DSC）、俄歇电子能谱（AES）、原子力显微镜（AFM）、动电位极化、Ni离子溶出和细胞培养等方法研究了机械抛光、热氧化和富镍三种表面状态合金的相变特征、微观形貌、耐腐蚀性能及细胞相容性。论文主要研究结果如下：

    注入金属Ni离子后，NiTi形状记忆合金马氏体相变温度明显降低，奥氏体相变点明显升高，在降温过程中出现了R相变。而Ni离子注入超薄NiTi合金后，马氏体相变点升高，相变温度区间增大。NiTi合金试样中Ni元素在近表面层富集，约在50nm深处达到最大值65%，注入深度约为100-150nm，离子注入剂量越大，Ni离子的注入深度越深，富集区域越宽。Ni离子注入使得NiTi合金表面形成一层致密无孔洞的注入改性层，增大了试样表面的粗糙度，增大注入剂量后，试样表面凸起变得细小弥散，表面粗糙度相对减小。

    表面氧化NiTi合金试样逆马氏体相变的吸热峰变得尖锐，逆马氏体相变温度升高。表面氧化层的存在改变了Ni元素的分布状况，Ni元素含量在合金最表面和近表面含量很低，距最表面100nm内Ni含量低于抛光NiTi合金，在合金表面形成一层贫镍区。与机械抛光NiTi合金相比，热氧化NiTi合金表面生成了一层约75nm厚的致密均匀的氧化膜，粗糙度较小；表面富镍NiTi合金（Ni离子注入NiTi）表面Ni元素富集，在离子注入作用下表面形成一层粗糙度较大的致密注入改性层。NiTi合金表面有氧化层覆盖时，合金的腐蚀速率减小，耐腐蚀性能提高，Ecorr比机械抛光NiTi合金提高了131mV，但当氧化不均匀时易发生点蚀；NiTi合金表面Ni元素富集时，合金的腐蚀速率稍有增大，Ecorr比机械抛光NiTi合金降低了39mV，不利于耐腐蚀性能的提高。机械抛光NiTi合金表面细胞数目多，伪足充分延伸，紧密粘附在试样表面，甚至形成多层细胞堆叠粘附的结构；表面形成纳米平整氧化膜的热氧化NiTi合金表面细胞数比机械抛光NiTi合金少，细胞粘附情况比机械抛光NiTi合金差，没有形成多层结构；表面富镍NiTi合金表面粘附的细胞数较少，细胞呈细长条状。热氧化和Ni离子富集都不利于细胞相容性。