Ti-29Nb-13Ta-4．6Zr合金碱处理表面生物活性陶瓷改性

钛合金作为外科植入材料是近年研究和应用的热点,但纯钛的力学性能较差,Ti-6Al—4V ELI合金含有毒性元素V,均不是理想的材料。最近,日本开发的Ti-29Nb-13Ta-4．6Zr（TNTZ）β钛合金,其弹性模量较低,可通过机械热加工控制其力学性能,在医用领域有巨大的应用前景。但该合金的生物相容性还稍有不足,直接与骨结合的生物活性很差,因此有必要对其进行表面改性处理研究。     

Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金的磨损特性

利用环块式腐蚀磨损试验机研究了Ti-29Nb-13Ta-4.6Zrβ型医用钛合金的磨损特性,并与传统医用钛合金Ti-6Al-4V进行了比较.研究表明在空气中干磨,Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金及Ti-6Al-4V合金的抗磨能力主要取决于合金的硬度及抗拉强度等力学性能;在0.9%NaCl溶液中磨损,Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金抗腐蚀磨损能力低于Ti-6Al-4V.Nb含量的提高可以增强Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金的抗腐蚀磨损能力.     

医用高强亚稳β钛合金

传统的医用钛合金最初都是为航空应用开发的。而近来专门为骨移植应用开发了低弹性模量的亚稳β钛合金。其目标是将弹性模量降到自然骨和现有植入材料之间。通常，低模量的亚稳β钛合金在低强度的固溶状态下使用。例如Ti-35Nb-7Zr-5Ta．固溶状态下的弹性模量为55GPa。屈服强度为530NPa．延伸率为20％。通过提高氧含量及时效处理可提高Ti-35Nb-7Zr-5Ta的强度。使其成为有吸引力的医用钛合金替代品。     

生体相容性优良的β钛合金

低弹性模量β钛合金 作为人体植入物应用的低弹性模量生体相容性的医用β型钛合金的需求日益增长,因此,近年来相继开发了象Ti—13Nb-13Zr、Ti-35．3Nb-5．1Ta．7．1Zr、Ti-29Nb-13Ta-4．6Zr等一系列β型钛合金。虽然这些钛合金的弹性模量较低,但其强度往往有所不足,而且大多还含有相当多的难熔元素,以致给其熔炼和加工都带来一定困难。为了解决这些问题,     

基于d电子合金设计方法的生物医用新型亚稳β钛合金的设计及性能研究

依据d电子合金设计方法,采用无细胞毒性的合金元素Nb和Zr,从理论上设计了一种具有较低弹性模量的生物医用新型亚稳β钛合金Ti-35Nb-10Zr,并研究了该合金铸锭的基本力学性能.结果表明:该合金的弹性模量值低于传统的用于体内植入的Ti-6Al-4V合金,有望成为一种比较有前途的新型体内植入材料.     

加工热处理对生物用Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金疲劳性能的影响

Ti-29Nb-13Ta-4．6Zr(TNTZ)具有良好的生物亲和性，其杨氏模量低，抗拉强度可在加工热处理条件下于600MPa～1200MPa范围内选择。因此，该合金和Ti-35Nb-7Zr-5Ta，以及Ti-15Mo等口钛合金已成为目前主要研究开发的生物用钛合金。     

Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金用于人工骨

随着高龄化社会的到来,人工骨等人体硬组织替代材料的用量增加。无金属过敏反应、强度高且耐蚀性好的钛是主要的替代材料,但钛合金中却含一些对人体不好的元素,使人担心。另外,在保证强度和耐蚀性的同时,要使材料的弹性模量尽量接近人骨。日本丰桥技术大学的研究人员近年来开发出一种低弹性模量的β型生物钛合金Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr,不含毒性元素,生物相容性很好,与现有的生物钛合金Ti-13Nb-13Zr的机械强度相当或更好,已成功地制作了人工股关节和齿科修补物。 预计经2~3年的临床试验后,该合金将会得到广泛应用。Ti-29Nb-13Ta-4…     

基于d-电子合金设计理论和JMatPro软件新型生物医用钛合金的设计

基于d-电子合金设计理论和JMatPro软件,运用正交试验,设计了具有较低弹性模量和较高强度且含有无毒元素Nb、Mo、Zr和Sn的新型生物医用∥钛合金Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr,并对该合金的显微组织和力学性能进行分析。结果表明,Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr合金在800。C下固溶处理后,由单一的β等轴晶构成。与Ti-6Al-4V相比,该合金具有较优越的力学性能：E=65GPa,σb=834MPa,σ0.2=802MPa,6=11％,有望成为新型种植材料。该方法可以有效地降低实验次数,并得到理想的实验结果。     

新型无钒、低成本Ti-4.7Mo-4.5Fe合金的生物医学相容性评估

目前,超过2/3的生物植入体材料都为金属,在这些生物医用金属材料中,钛合金表现出最好的生物相容性,其中,应用最广泛的生物医用钛合金为Ti-6Al-4V。但是研究表明钒元素是有毒性的,并且毒性超过了铌和铬。另外Ti-6Al-4V合金弹性模量与人骨质弹性模量不匹配会造成应力屏蔽和萎缩症。因此,无钒、低成本、低模量、高生物相容性、高     

生体医用合金的开发

生体医用Ti-30Nb-10Ta-XZr合金Ti-29％Nb-13％Ta-4．6％Zr和Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金（均为质量百分数）简称Ti—Nb—Ta—Zr系合金，具有优良的生体相容性和低的弹性模量。前一合金的力学性能和作为骨折修复材料使用时骨质再生性和细胞毒性等生体相容性，都比传统生体用钛合金优越。此次则研究了含有不同Zr添加量的Ti-30Nb-10Ta—XZr合金的显微组织和力学性能，研究用的合金是利用粉末冶金法制备的Ti-29Nb-13Ta—XZr合金，分别制备了无Zr的和添加3％、7％和10％Zr的合金（分别简称OZr、3Zr、7Zr和10Zr合金）。     

新型医用钛合金Ti-12．5Zr-2．5Nb-2．5Ta的研究

按照临床上对外科植入材料的要求和现有医用钛合金存在的问题，制定了新合金设计的原则。确定了新合金添加合金化元素为Zr，Nb，Ta，合金的名义成分为Ti-12．5Zr-2．5Nb-2．5Ta，对新合金进行了组织结构分析与机械性能的测试。实验结果表明：该新型医用钛合金，满足了设计原则中对机械性能的要求。     

低弹性模量Ti-27Nb-8Zr医用钛合金组织与力学性能

利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪研究Ti-27Nb-8Zr(质量分数, %)医用钛合金固溶后在不同时效温度下组织的变化规律,重点讨论不同显微组织对合金弹性模量和强度的影响。结果表明,固溶处理后,合金组织由β+α”两相构成,具有相对低的弹性模量和强度;时效后,组织中包含β、α、ω三相,弹性模量和强度显著升高,随着时效温度的升高,组织长大,弹性模量和强度降低     

新型医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金在Hanks溶液中的电化学腐蚀行为研究

采用极化曲线分析、电化学阻抗谱（EIS）测试和浸泡实验的方法,并结合XPS,XRD和SEM等分析手段对新型医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金在37℃的Hanks人工模拟体液中的电化学腐蚀行为进行了研究,并与纯Ti和Ti-6Al-4V合金进行了比较.结果表明:在37℃的Hanks溶液中,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金的腐蚀电流密度与纯Ti相等,并且钝化性能优于纯Ti和Ti-6Al-4V,这与其钝化膜中存在大量的Nb₂O₅密切相关;EIS结果显示,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金表面形成内层致密而外层疏松的双层钝化膜结构,致密层特性对材料的耐蚀性能起到决定性作用;随着浸泡时间的延长,致密内层的电阻大幅度提高,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金的耐蚀性能增强,同时疏松外层中的微缺陷发展成为宏观裂纹,造成疏松外层整体脱落.     

Effect of terminal functional groups of silane layers on adhesive strength between biomedical Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr alloy and segment polyurethanes

Composite materials that consisted of a biomedical β-type titanium alloy, Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr alloy (TNTZ) with low Young's modulus and segment polyurethane (SPU) have been fabricated for application in biomedical devices. The effects of different kinds of terminal functional groups and the thickness of the silane layers (SIL) on the adhesive strength between TNTZ and SPU were investigated by means of shear bonding tests. The following silane coupling agents were employed in this study: 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (γ-MPTS), aminopropyltriethoxysilane (APS), and 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (γ-MPS). Furthermore, the shear bonding strength of the TNTZ/SIL/SPU interface was also characterized after immersion in water for 30 d.     

Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si钛合金绝热剪切带的微观结构演化

采用分离式Hopkinson压杆技术对Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si钛合金的帽形试样进行了强迫剪切试验,通过扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)研究了Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si钛合金在动态加载下绝热剪切带的微观结构演化.结果表明:Ti-15Mo-3Al-2.7Nb-0.2Si钛合金由于其组织以bee晶格的a相为主,具有较好的变形能力,因此其绝热剪切带的形成是位错运动的结果;剪切带的微观结构演化过程为:晶粒在外加切应力作用下拉长变形一拉长晶粒的破碎-形成呈一定方向排列的细小等轴晶:带内形成的细小等轴晶尺寸为O.2～0.4ìm.     

Design and Characterization of New Ti-Nb-Hf Alloys

Three new Ni-free Ti alloys Ti-16.2Hf-24.8Nb-1Zr, Ti-5.2Hf-31.2Nb-0.4Zr, and Ti-16Hf-36.2Nb-1Zr (wt.%), were designed and produced in order to obtain shape memory and/or low elastic modulus materials for the use in the load transfer implant field. For that, a method based on the molecular orbital theory was implemented to design the three new Ti-Nb-Hf system alloys. A vacuum arc-melted button of each alloy was treated at 1100 °C for 1.5 h and quenched in a mixture of ethanol/water at 0 °C. Finally, the alloys were microstructurally and mechanically characterized. Special attention on studying the elastic modulus and the thermoelastic martensitic transformation was given by means of nanoindentation tests using a Berkovich and a spherical tip, respectively. X-ray diffraction results showed the presence of β-phase in the three studied alloys. Moreover, one of the alloys exhibited reversible phase transformation due to the presence of thermoelastic martensitic α′′-plates inside the β-grains observed by transmission electron microscopy. Results showed a low elastic modulus in all the studied alloys with values between 70 and 90 GPa, which are lower than those of the commercial alloys used in load transfer bone implants.     

Martensitic transformation of Ti-18Nb(at.%) alloy with zirconium

The addition of 3%～9% Zr on the martensitic transformation of Ti-18Nb(at.%) alloy was investigated. The results of microstructure and X-ray diffraction (XRD) analysis show that the phase constitution of as-quenched Ti-18Nb-9Zr(at.%) alloy consists of the retained matrix and martensite, while that of the other three alloys is single martensite. No trace of athermal phase was found in any of the as-quenched alloys. Unlike the effect of Nb addition on the martensitic transformation start temperature Ms of Ti-1...     

Effects of Microstructural Factors on Adiabatic Shear Behaviors of Ti6441 Alloys

针对Ti-6Al-4V-4Zr-Mo(Ti6441)合金采用不同的热处理工艺得到等轴和片层2种微观组织,使用分离式Hopkinson Bar技术对2种组织的试样进行动态剪切试验,研究微观组织对该合金绝热剪切敏感性的影响。结果表明:相同加载条件下,片层组织绝热剪切敏感性较等轴组织低;2种组织动态强度接近,但片层组织较等轴组织具有更好的动态延展性;片层组织试样中的绝热剪切带出现分叉现象,从而可以消耗更多的变形能。     

新型β钛合金Ti-25Nb-10Ta-1Zr-0.2Fe的固溶时效行为

设计一种新型生物医用亚稳定β钛合金,合金成分为Ti-25Nb-10Ta-1Zr-0.2Fe(质量分数),采用真空自耗电弧熔炼制备合金锭坯,研究合金的固溶时效行为。通过X射线衍射(XRD)仪,透射电子显微镜(TEM),扫描电子显微镜(SEM)研究合金的相组成及微观组织。测量合金时效后的抗拉强度和不同时效时间的硬度。结果表明:800℃,1h固溶后合金得到马氏体α″相,400℃下时效,短时间即得到ω相和β相。ω相为脆性相,大量ω相的产生使合金的硬度值提高很多,但是强度值相比较冷轧态下降明显,使得材料断裂方式变为脆性断裂。合金在72h时效后ω相仍然保持较多量。