医疗健康及其相关领域对具有优异生物性能的医用金属材料有着极大的需求。但随着临床试验的不断深入,常见的医用级金属材料如医用钛合金,面临着许多因材料自身特性而引起的问题。开发和研究更多的新型医用金属材料来满足相关需求成为现阶段很多专家学者关注的焦点。在金属材料领域,传统合金材料主要是依托一种或两种主金属元素来发挥其优异的金属性能,近年来备受关注的高熵合金材料跳出了传统合金的设计思路,创新地将五种或五种以上金属元素按照等或者近似等原子配比的设计方法,开发出了许多具备优异性能的新型金属材料。因此,若将高熵合金的设计思路与策略运用到生物合金的设计与制备过程中,对开发新型生物医用金属材料将会做出有益的突破。本文结合高熵合金的典型特征“鸡尾酒效应”,将研究思路首先定位在探究Nb元素的添加对TiTaZrMoNbx高熵合金晶体结构和组织的影响,在此基础上研究Nb含量的变化对其力学性能、耐腐蚀性能、耐摩擦磨损性能的影响,具体内容如下:(1)研究了TiTaZrMoNbx高熵合金的组织结构与力学性能,合金的晶体结构为双BCC结构,对应于ZrTiNb相和Ti Nb相。随着Nb含量从x=0.25增加到x=1.5的过程中,TiTaZrMoNbx高熵合金体系中晶体结构由ZrTiNb相向NbTi相转变,且NbTi相的晶格常数先减小后略微增大。显微组织分析结果表明,TiTaZrMoNbx高熵合金具有典型的树枝晶结构,在Nb的原子比增加的过程中,枝晶间组织逐渐减少,枝晶部分的晶粒尺寸先减小后略有增大。力学性能分析结果表明,高熵合金中Nb的原子比从0.25增加到1.5的过程中,合金的硬度和压缩屈服强度呈现出先上升后略微降低的趋势,而塑性呈现增大趋势。(2)研究了TiTaZrMoNbx高熵合金在生理盐水中的耐腐蚀性能,当Nb含量增加时,合金的耐腐蚀性能先升高后略有下降,腐蚀类型为点蚀和晶间腐蚀,腐蚀产物沿着枝晶间区域沉积,且产物具有结构稳定性。当x=0.50时,合金的腐蚀电位最高而腐蚀电流密度最小,体现出最佳且优于纯Ti和Ti-6Al-4V的耐腐蚀性。(3)研究了TiTaZrMoNbx高熵合金的耐磨损性能,低Nb含量的TiTaZrMoNbx高熵合金呈现出较好的耐摩擦磨损性能。当x=0.50时,合金的的动摩擦因数最低,相对质损量也达到最低水平;通过三维形貌观察可以发现,这种成分的高熵合金表面表面最为平整,表面粗糙度最小,体现出最佳的耐磨损性能。