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钛合金表面织构与等离子渗氮处理及其生物摩擦特性研究的任务书

任务书

题目：钛合金表面纹理及等离子渗氮处理对生物摩擦特性的影响

一、研究背景

随着工业、医疗、生物等领域的不断发展，越来越多的人工材料被应用到生物体内。其中，钛合金是一种具有极好的生物相容性和生物稳定性的人工材料。然而，在人工材料与生物界面的相互作用中，摩擦和磨损等问题也相应出现，这些问题不仅会影响人工材料的使用寿命，还可能导致生物体内的不良反应。因此，如何减少生物体内人工材料的摩擦和磨损，进而提高其使用寿命和生物相容性，已成为一个重要的研究方向。

二、研究内容

本课题旨在通过表面织构和等离子渗氮处理来改善钛合金的生物摩擦特性，具体任务如下：

1.对钛合金表面进行拉伸筋纹理加工，制作出表面织构的钛合金试件；

2.制备出等离子渗氮处理后的钛合金试件；

3.对表面织构和等离子渗氮处理前后的钛合金试件进行显微结构观察，并分析其表面化学成分和硬度等性能；

4.通过摩擦试验和磨损试验，对表面织构和等离子渗氮处理前后的钛合金试件进行生物摩擦特性测试，包括摩擦系数、磨损率和表面粗糙度等指标的测量和分析；

5.对表面织构和等离子渗氮处理前后的钛合金试件进行生物相容性测试，分析其对生物体的毒性和细胞增殖等影响；

6.对实验结果进行分析和讨论，总结出表面织构和等离子渗氮处理对钛合金生物摩擦特性的影响及其机理。

三、研究方法

1.基于材料力学和表面加工原理，设计和制作出表面织构的钛合金试件，并对其进行显微结构观察及化学成分和硬度等性能测试；

2.使用等离子体渗氮技术对钛合金试件进行表面处理，并对处理后的试件进行显微结构观察及化学成分和硬度等性能测试；

3.对表面织构和等离子渗氮处理前后的钛合金试件进行生物摩擦特性测试，包括摩擦系数、表面粗糙度和磨损率等指标的测量和分析；

4.对表面织构和等离子渗氮处理前后的钛合金试件进行生物相容性测试，分析其对生物体的毒性和细胞增殖等影响。

四、研究计划

1.钛合金试件的加工和处理：3个月；

2.实验测试及数据分析：6个月；

3.实验结果总结和论文撰写：3个月。

预计研究周期：12个月。

五、研究成果

1.基于表面织构和等离子渗氮处理对钛合金生物摩擦特性的影响进行了初步研究，获得了一定的实验结果；

2.形成了一定的理论体系和实验方法，为今后进一步探究钛合金生物摩擦特性提供了理论基础和技术支持。

六、参考文献

[1]钛合金的生物相容性研究现状和展望[D].上海:上海交通大学,2016.

[2]纹理表层的金属材料的表面特征及其对于摩擦磨损性能的影响[J].稀有金属材料与工程,2017,46(1):66-69.

[3]PlasmaSurfaceModificationofTitaniumforImprovedBiocompatibility[J].ProgressinMaterialsScience,2016,84:51-91.