新型晶体结构钛合金 可改善人造关节性能

材料牛注：莱斯大学的物理学家Morosan教授发现钛金比3:1的钛金合金会改善人造关节的性能，这种钛金合金的晶体结构颠覆了前人的实验结果，原来在低温下，钛与金比例为3:1的钛金合金中的金属原子会排列成另一种立方结构，就是前人实验测得硬度的晶体结构；在高温下这种比例的钛金合金会产生一种β硬度的合金晶体结构。

钛因为其强度高、耐磨性好、无毒成为人造膝盖关节和髋关节的主要材料，但莱斯大学的物理学家的一个惊人的发现：钛与黄金的比例为3:1时会形成一种特殊的结构，改善人造关节的性能。

Morosan教授指出：钛金合金的硬度是大多钢铁材料的3到4倍，是纯钛材料的4倍，而纯钛是人造牙齿和关节的主要材料。这种合金不是很难生产，但其不是新的材料。

众所周知，材料的原子结构中，由原子堆积成的立方晶体结构与材料的硬度密切相关。 Morosan 和其合作者Svanidze的研究，首次用合金创造出超硬材料。

Morosan 解释道：当我们产出一种新的合金时，我们会用将其磨成粉末，来做X射线实验，鉴别其成分、百分比、晶体结构和其他结构上的性质。但我们经过不断地尝试都没能将钛金合金磨成粉末。因此我们决定要测定这种合金到底有多硬，我们也测试了钛与金的其他组合物的硬度，用于对比实验。

已经在高温下制备出钛与金比例为3:1的化合物。当时他们还不知道在高温下这种比例的钛金合金会产生一种β硬度的合金晶体结构。在低温下，钛与金比例为3:1的钛金合金中的金属原子会排列成另一种立方结构，以前实验测得的3:1的钛金合金的硬度就是这种晶体结构。

生物医用材料的两个关键的点就是生物相容性和耐磨性。由于钛和金都具有生物相容性，常常应用在生物医学上植入生物体内，该团队相信这种3:1的钛金合金也同样胜任。德克萨斯大学的癌症中心的实验结果表明3:1的钛金合金相对于纯钛，具有更好的相容性和耐磨性。

Morosan和其团队计划进一步研究3:1的钛金合金的晶体结构，测试化学掺杂是否会提高其硬度。

原文链接：Titanium-gold alloy four times harder than most steels

本文由编辑部顾玥提供素材，学海有涯编译，点我加入材料人编辑部。

材料人网尊重所有进行知识传播的媒体，转载请联系tougao@cailiaoren.com