SPS烧结温度对NiTi/表面多孔Ti梯度合金组织和性能的影响

利用放电等离子烧结技术制备NiTi/表面多孔Ti梯度合金,研究不同烧结温度对梯度合金微观组织、表面孔隙特征、力学性能及体外生物活性的影响及机理。结果表明:随着烧结温度的升高,梯度合金组织由NiTi、α-Ti、Ni、Ti_2Ni、Ni_3Ti混合相逐渐转变为单一NiTi和α-Ti相,内外层界面形成良好冶金结合,表面孔隙率和平均孔径呈缓慢减小趋势;同时抗压强度值快速增大而弹性模量值变化不大;1000℃制备的梯度合金不仅具有良好的表面孔隙特征(孔隙率35.8%、平均孔径423μm)、较高的抗压强度(632 MPa)、较低的弹性模量(9 GPa)及优异的超弹性行为(超弹性恢复应变4%),而且体外生物活性显著提高。     

SPS制备NiTi表面多孔梯度合金的组织演变与力学性能研究

利用放电等离子烧结技术制备了基体为NiTi、表面为多孔NiTi的生物医用梯度合金,研究了烧结温度对梯度合金的微观结构、显微组织演变、表面孔隙特征及力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度升高,合金由Ti、Ni、Ti_2Ni、Ni_3Ti混合相逐渐演变为以NiTi相为主及少量残留Ti_2Ni、Ni_3Ti相组成的组织,基体与多孔层界面处裂纹及缺陷逐渐减少并形成稳定的冶金结合,内外层晶粒不断细化,但过高的烧结温度会导致多孔层孔隙融合连通,使得梯度结构遭到破坏,同时表面多孔层孔隙率与平均孔径呈缓慢减小趋势;合金压缩弹性模量随烧结温度升高变化不明显,而抗压强度呈显著增大趋势。与块体NiTi合金及多孔NiTi合金相比,所制备梯度合金不仅具有良好的界面结合和表层孔隙特征、较高的抗压强度及较低的弹性模量,还具有优异的超弹性性能。     

多孔NiTi形状记忆合金的制备工艺

以NH_4HCO_3为造孔剂,利用元素粉末混合烧结法制备了多孔NiTi形状记忆合金。研究了压制压力、烧结温度和烧结时间对多孔NiTi合金孔结构的影响,并分析了其物相组成。结果表明:随压制压力的增加,平均孔径和孔隙率逐渐减小;随烧结温度提高,多孔NiTi合金的平均孔径减小、孔隙率先增加后减少,孔隙分布趋于均匀;随烧结时间延长,多孔NiTi合金的平均孔径及孔隙率先增加后减少。在造孔剂添加量50%,压制压力250 MPa,烧结温度1000℃,烧结时间6 h条件下可制备出孔结构均匀(平均孔径为314μm,孔隙率56.3%)的多孔NiTi合金,其基体相为B2(NiTi)相。     

多孔化高熵合金改善Al-Si合金/钢体系润湿铺展性能机理

借助电极感应熔化气雾化法,制备了 FeCoNiCrMn高熵合金粉末;通过真空烧结技术,在钢表面制备了具有不同孔隙率和孔径的多孔高熵合金涂层. 研究了不同烧结工艺对多孔涂层孔隙率、孔径以及过渡层厚度的影响. 开展了Al-12Si合金在多孔高熵涂层钢表面的原位润湿铺展试验,探讨了多孔高熵合金涂层对表观接触角和铺展行为的影响规律,深入分析了多孔高熵结构内反应产物的显微组织和相组成. 结果表明,随着烧结温度的升高和保温时间的延长,多孔高熵合金涂层的过渡层厚度逐渐升高,孔隙率及平均孔径逐渐减少. 液态Al-12Si合金液滴在多孔涂层中微通道增强的毛细力作用下,迅速浸润到多孔结构中,并实现了材料表面的完全润湿. 在高熵合金的迟滞扩散效应与高熵效应共同作用下, 界面反应层中金属间化合物的形成受到显著阻碍,界面相结构由富Cr的FCC、富AlFe的BCC以及富AlNi的B2 + 富Al的BCC共晶状结构组成.     

放电等离子烧结温度对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金显微组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr(TNTZ)合金,研究烧结温度对合金致密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明:在950~1150℃烧结温度范围内合金具有较高的致密度和抗压强度,合金由β-Ti相与Ti-Nb-Ta-Zr固溶体形成的混合基体组织及少量未熔化的Nb、Ta、Zr金属颗粒组成。随着烧结温度的升高,合金致密度和抗压强度呈增大趋势,合金中混合基体组织尺寸越来越大且不断融合联结,难熔金属颗粒数量越来越少且尺寸越来越小。合金压缩弹性模量在58~60GPa之间,说明具有良好的力学相容性,烧结温度变化对其影响较小。     

生物医用多孔Ti-6Mo合金选择性激光烧结的结构特征和力学行为

采用选择性激光烧结金属元素Ti、Mo和粘结剂的混合粉末,制备了多孔Ti-6Mo合金,并研究了其结构特征和力学性能。结果表明,多孔Ti-6Mo合金的孔隙结构与烧结工艺有关,随着烧结温度从1000℃升高到1200℃,孔隙由三维连通孔变为相互孤立孔,孔隙率从58%下降到24%,孔径从112μm减小到43μm;多孔Ti-6Mo合金在室温为片层组织,均由大量α相和少数β相构成,并伴有微量α析出物;压缩应力-应变曲线表现为弹性变形、塑性屈服和断裂区三阶段,随着孔隙率降低,弹性模量和屈服强度分别在2.07~11.9 GPa和31.4~152.8 MPa增大,且相对弹性模量和相对屈服强度和相对密度之间遵循幂律关系。多孔Ti-6Mo合金的孔隙特征和力学性能均可满足自然骨要求,是一种可行的医用材料。     

多孔钛的制备及力学性能研究

以NaCl作为造孔剂,采用粉末冶金法成功制备多孔钛。研究了烧结温度和NaCl添加量对多孔钛的孔隙率、物相结构、孔隙微观形貌及力学性能的影响。结果表明,制备出的多孔钛由α-Ti组成且无残留的NaCl存在;随NaCl添加量的增加,样品的孔隙率显著提高。随着烧结温度的升高,孔隙率变化规律不明显,而钛晶粒则逐渐变大。多孔钛的压缩屈服强度随NaCl添加量的增加而明显降低,而随烧结温度的升高先增加后降低。     

梯度孔隙率与大孔隙尺寸NiTi形状记忆合金的制备及其相变和超弹性行为

利用低温分解型造孔剂与梯级热等静压烧结和常规烧结的匹配工艺成功制备出了梯度孔隙率与大孔隙尺寸多孔NiTi形状记忆合金.多孔合金的孔隙率为30%-61%,孔隙平均尺寸可根据不同预处理工艺在50-500 μm之间变化,且具有较高的开孔率(最高可达85%).所制备的径向梯度孔隙率多孔NiTi合金具有良好的力学性能,线性超弹性应变大于4%;热分析和XRD分析表明,所制备的多孔合金呈现明显的马氏体转变和逆转变特征,相变特征温度随孔隙率的提高而降低.     

TiC含量对多孔TiC/NiTi复合材料组织及力学性能的影响

采用微波烧结技术制备了多孔TiC/NiTi复合材料,研究了TiC含量和NH_4HCO_3含量对复合材料的显微组织、抗压强度和抗弯强度的影响。结果表明,TiC颗粒均匀弥散地分布在多孔NiTi合金基体中,TiC与NiTi基体界面结合良好。多孔TiC/NiTi复合材料由NiTi、Ni_3Ti、Ti_2Ni和TiC相组成。TiC颗粒未改变多孔NiTi合金的相组成,但使合金孔隙数量减少而孔径增大。随着TiC含量的增加,多孔TiC/NiTi复合材料的孔隙率增大。当NH_4HCO_3含量为0时,随着TiC含量的增加,多孔TiC/NiTi复合材料的抗压强度和弹性模量先增加后降低,在5 mass%时达到最大值,分别为1663.22 MPa和6.87 GPa。当NH_4HCO_3含量为10%时,复合材料的抗压强度和弹性模量随TiC含量的增加而下降。TiC颗粒的添加对多孔NiTi合金的抗弯强度具有负面影响,复合材料的抗弯强度随着TiC含量的增加而下降。此外,NH_4HCO_3可大幅度增加多孔TiC/NiTi复合材料的孔隙率,但同时也大幅度降低复合材料的抗压强度和抗弯强度。     

烧结温度对SPS制备Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金,研究了烧结温度对合金相对密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明:在1000~1200℃烧结温度范围内合金具有较高的相对密度和抗压强度,合金主要由β-Ti相和Ti-Nb固溶体组成的混合基体及少量α-Ti相组成;随着烧结温度的升高,合金相对密度和抗压强度呈增大趋势,合金中α-Ti相向β-Ti相逐渐转变,同时合金中Ti-Nb固溶体含量越来越少,且尺寸减小;合金压缩弹性模量在58~61 GPa之间,受烧结温度变化影响较小。     

Ti-13Nb-13Zr合金棒材试制工艺及力学性能

制备了外科植入物Ti-13Nb-13Zr合金。研究了Nb、Zr元素的添加方式,不同热处理制度及加工变形量所引起的力学性能变化规律。结果表明,Nb、Zr元素采用高Nb、Zr合金的添加方式是可取的;合金在β相区固溶处理的硬度值略高于在α+β两相区固溶处理的硬度值;时效制度为510℃、6h,以及加工变形量大于50%时,材料综合性能最好。     

Ti13Nb13Zr 合金离子氮化层的摩擦磨损性能研究

目的提高医用钛合金的耐磨损性能。方法应用等离子渗氮技术在Ti13Nb13Zr基材上制备改性层,并对改性层组织、成分及硬度进行测试。利用往复磨损试验机研究改性层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与未处理的基材进行对比。结果 Ti13Nb13Zr合金表面经渗氮后形成致密均匀的改性层,硬度高达1110HV0.025,改性层的磨损体积约为基材的1/23。结论等离子渗氮技术有效地改善了Ti13Nb13Zr合金的摩擦磨损性能。     

The electrochemical behaviour of Ti‐13Nb‐13Zr alloy in various solutions

The electrochemical behaviour of a near‐β Ti‐13Nb‐13Zr alloy for the application as implants was investigated in various solutions. The electrolytes used were 0.9 wt% NaCl solution, Hanks' solution and a culture medium known as minimum essential medium (MEM) composed of salts, vitamins and amino acids, all at 37 °C. The electrochemical behaviour was investigated by the following electrochemical techniques: open circuit potential measurements as a function of time, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and determination of polarisation curves. The obtained results showed that the Ti alloy was passive in all electrolytes. The EIS results were analysed using an equivalent electrical circuit representing a duplex structure oxide layer, composed of an inner barrier layer, mainly responsible for the alloy corrosion resistance, and an outer and porous layer that has been associated to osteointegration ability. The properties of both layers were dependent on the electrolyte used. The results suggested that the thickest porous layer is formed in the MEM solution whereas the impedance of the barrier layer formed in this solution was the lowest among the electrolytes used. The polarisation curves showed a current increase at potentials around 1300 mV versus saturated calomel electrode (SCE), and this increase was also dependent on the electrolyte used. The highest increase in current density was also associated to the MEM solution suggesting that this is the most aggressive electrolyte to the Ti alloy among the three tested solutions.     

显微组织对Ti-13Nb-13Zr医用钛合金力学性能的影响

研究了Ti-13Nb-13Zr合金在β相区和α β相区固溶和时效处理后合金的力学性能变化规律。利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察和X射线衍射分析，重点分析了不同显微组织对合金强韧性的影响。结果表明：含有一定数量初生α析出相的加工态组织具有较高的强度和断裂韧性。固溶时效处理后，随着显微组织的形貌、晶粒大小和数量的不同，其对强度和断裂韧性的影响也有所不同。     

高密度脉冲电流处理改善1Cr13Mn13钢力学性能

研究了普通热处理工艺以及在此基础上进行高密度脉冲电流(EP)处理对1Cr13Mn13钢力学性能的影响.结果表明,普通"退火"(AF)或者"同溶淬火+回火"(SOT)热处理工艺对1Cr13Mn13钢力学性能的影响比较有限;而在SOT处理的基础上,对样品进行一定强度的EP处理,可以使材料的抗拉强度由(1250±10)MPa增加到1400 MPa,延伸率由(20±1)%提高到53%.在EP处理过程中,马氏体相在快速升温过程中转变成奥氏体相,新生成的奥氏体相在随后的快速降温过程中又转变成为比初始马氏体相更细小的马氏体板条结构.这一细化结构在提高材料抗拉强度的同时,也大幅度提高了材料的塑性.     

激光喷丸强化对Ti13Nb13Zr生物合金摩擦性能的影响

对Ti13Nb13Zr合金进行激光喷丸强化处理,处理前后试样分别在3.5%的Na Cl溶液和Hank’s溶液中进行往复滑动摩擦试验,研究激光喷丸对Ti13Nb13Zr合金生物摩擦磨损性能的影响。通过磨损量和摩擦系数对材料的摩擦磨损性能进行了评价,利用光学显微镜、扫描电子显微镜对磨痕形貌和磨损机理进行了分析。结果表明:与未喷丸试样相比,喷丸处理后试样的磨损量显著降低,无论在3.5%的Na Cl溶液还是Hank’s溶液的润滑下,激光喷丸试样的摩擦系数普遍降低,且随着激光能量的增大而减小;未喷丸试样呈现典型的接触疲劳磨损和擦伤磨损机制,而喷丸处理后试样则主要呈现磨粒磨损和粘着磨损机制。     

基于TiH2粉末制备Ti-13Nb-13Zr合金的微观组织与结构

利用TiH_2、ZrH_2的脱氢特性,结合粉末冶金方法,将TiH_2、Nb和ZrH_2粉末经混合球磨、压制成形,真空烧制得到Ti-13Nb-13Zr合金,对样品进行金相显微镜、SEM、XRD分析,结果表明:烧结坯体相对密度达到92.2%,合金主要组织为α+β型片状魏氏组织,且在合金形成过程中β稳定元素的Nb发挥作用,使得钛的β相在降温完成后仍稳定存在;α-Ti及α-Zr为六方密排(hcp)结构,β-Ti、Nb及β-Zr同为体心立方(bcc)结构。     

基于有机淬火介质的一种H13钢轴件新型淬火工艺

采用新型淬火工艺,利用有机淬火介质F2000对H13轴类件进行淬火,提高了工件硬度的均匀性,改善了产品综合质量水平,且成本低廉,工艺环保,是一种切实可行的新式热处理方案.     

ZGMn13钢等离子弧堆焊的试验研究

利用等离子丝焊对ZGMn13钢进行堆焊。结果表明,堆焊层与Mn13钢的焊接热影响区内无碳化物析出和晶粒长大,且焊层结合面的机械性能良好,等离子丝焊是堆焊高锰钢可行的方法。     

大型容器用13MnNiMoR高强度钢的焊接试验和评定

对高强钢13MnNiMoR的特性进行了分析。通过焊接试验和焊接工艺评定制定了该钢种的焊接参数,提出了在容器生产过程中焊接13MnNiMoR时应采用的合理焊接工艺措施以及应注意的焊接要领。这些成果可以较好的防止13MnNiMoR在焊接过程中出现裂纹。已在压力容器的生产中得到了较好的应用。