用于治疗植入物的Ta-Cu纳米复合材料的应变率依赖性可塑性
Arash Kardani1, Abbas Montazeri1, Herbert M Urbassek2
1Computational Nanomaterials Lab (CNL), Faculty of Materials Science and Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran.
Scientific reports
|September 22, 2023
概括
/铜 (Ta/Cu) 纳米复合材料的机械性能对于医疗器械至关重要. 分子动力学模拟显示,随着脱位密度的增加,Ta/Cu材料在较低的张力率下会被削弱,这会影响植入物设计.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术 纳米技术
- 生物材料工程 生物材料工程
背景情况:
- /铜 (Ta/Cu) 纳米复合材料具有出色的生物活性,生物相容性,抗菌性质,耐腐蚀和耐磨性,使其适用于治疗医疗器械.
- 了解这些纳米材料的机械行为至关重要,因为在治疗过程中体内产生或变形是不可接受的.
研究的目的:
- 在单轴拉伸负荷下研究Ta/Cu纳米复合材料样本的微结构演变.
- 分析不同应变速率对Ta/Cu纳米复合材料的机械性能和变形机制的影响.
- 为了比较Ta/Cu纳米复合材料与纯 (Ta) 的行为.
主要方法:
- 采用分子动力学 (MD) 模拟,在单轴拉伸负荷下研究Ta/Cu纳米复合材料样本.
- 多样化的应变速率,观察它们对微观结构演变和机械性能的影响.
- 将模拟结果与纯的参考情况进行比较.
主要成果:
- 在较低的应变速率下,脱位密度的增加显著削弱了Ta/Cu纳米复合材料的机械性能.
- 确定了三种主要的取决于应变速率的塑性变形机制:相位过渡 (极端速率),脱位滑动/结合 (较低速率,粗粒度) 和粒度边界活动 (更细粒度).
- 证明从Ta矩阵到Cu纳米粒子的负载转移通过界面区域显著影响矩阵塑性变形.
结论:
- /纳米复合材料的机械行为高度依赖于应变速率和微观结构.
- 了解这些依赖应变速率的机制和界面负载转移对于优化Ta/Cu纳米复合材料至关重要.
- 这些发现为合理设计使用Ta/Cu纳米复合材料的治疗植入物提供了宝贵的见解.
