粉末冶金制备TNZS基生物材料的组织与弹性模量

采用高能球磨48h制备Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn(TNZS)、5wt.%TiO2/TNZS及5wt.%HA/ TNZS混合粉末并进行冷压烧结,研究了三种混合粉末的形貌、物相以及冷压烧结后三种TNZS基生物材料的组织、成分、相组成、孔隙特征及弹性模量。高能球磨48h的三种混合粉末都发生机械合金化;烧结后TNZS相组成为α-Ti和β-Ti,TiO₂/TNZS相组成为α-Ti、β-Ti、金红石TiO₂和锐钛矿TiO₂,HA/TNZS相组成除α-Ti、β-Ti、HA外,还有Ti₂O、CaTiO₃、CaO和Ti_xP_y新相生成;三者孔隙率分别为2.466%、5.030%和13.027%;三者弹性模量分别为64.00 GPa、103.93 GPa和119.43 GPa。     

粉末冶金制备TNZS基生物材料的体外组织相容性

采用高能球磨与冷压烧结相结合的粉末冶金法制备了TNZS、5%TiO_2/TNZS及5%HA/TNZS(质量分数,下同)生物材料,并研究了TiO_2和HA的添加对TNZS体外组织相容性的影响。结束表明:3种TNZS基生物材料均无细胞毒性;5%TiO_2/TNZS和5%HA/TNZS表面在1,3,5和7 d的细胞相对增殖抑制率CPIR值大幅低于TNZS组,TiO_2和HA的添加显著提高了TNZS材料表面的细胞增殖速度,增强了其细胞增殖能力,更有助于诱导成骨细胞的体外增殖;3种TNZS基材料表面贴附的成骨细胞伪足伸展状态良好,而5%TiO_2/TNZS表面贴附的成骨细胞分布更加均匀。     

液相烧结TiC-Al_2O_3颗粒共增强铁基复合材料的制备

通过高能球磨法和液相烧结法结合制备TiC-Al_2O_3颗粒共增强铁基复合材料,改善Al_2O_3在铁基体中润湿性差的问题,最大限度地发挥TiC和Al_2O_3的优越性能。结果表明,采用高能球磨法对粉末进行30 min球磨后,粉末的颗粒粒径明显变小。1 250℃下对混合粉末进行烧结后,烧结相主要由TiC、Al_2O_3和TiO_2三种物相组成。其中Al_2O_3和TiO_2熔融在一起,形成烧结相的主要部分,而TiC则以颗粒的形式镶嵌在基体上。     

粉末粒度对注射成形Fe-50%Ni合金显微组织和力学性能的影响

采用高能球磨法将羰基铁粉和羰基镍粉混合,研究了球磨时间对Fe-50%Ni合金粉末粒度分布、相组成的影响。研究了粉末粒度对粉末注射成形Fe-50%Ni烧结件显微组织和力学性能的影响。结果表明:球磨40h的Fe-50%Ni合金粉末适合于注射成形,球磨后注射成形的粉末装载量由52%提高到58%,球磨后烧结件的孔隙减少,在1350℃保温2h,真空烧结得到的烧结件具有最好的力学性能,抗拉强度为574MPa,密度8.06g/cm3。     

球磨冷压烧结制备TNZS基生物材料的摩擦学性能

采用机械高能球磨、常规模压和真空无压烧结相结合的粉末冶金法制备TNZS、TiO_2/TNZS及HA/TNZS 3种钛基生物医用材料,对比研究3种材料的显微硬度及在不同摩擦条件下的摩擦磨损行为。结果表明:TiO_2/TNZS的显微硬度值最高,TNZS、TiO_2/TNZS及HA/TNZS三者的显微硬度值(HV)分别为5254.3、5512.3和4792.7 MPa;在干摩擦条件下,HA/TNZS具有最好的耐磨损性,三者的摩擦系数分别为0.4323、0.5643和0.4338,平均磨痕宽度分别为0.33、0.26和0.18 mm,磨损机理都以磨粒磨损为主,氧化磨损、粘着磨损为辅;三者在人工体液摩擦条件下的摩擦磨损行为都优于干摩擦下的摩擦磨损行为,HA/TNZS的耐磨性优于其它两者,三者的平均摩擦系数分别为0.3309、0.4301和0.3840,平均磨痕宽度分别为0.27、0.19和0.17 mm,磨损机理都以磨粒磨损为主,伴有轻微氧化磨损和粘着磨损。     

热压烧结反应生成TiB／Ti-4．0Fe-7．3Mo复合材料的组织与性能

采用机械合金化(MA)的方法将B和FeMo粉末与金属Ti的粉末混合均匀，球磨10h后，真空热压烧结制备原位生成TiB增强Ti-4．0Fe-7．3Mo复合材料。在金相显微镜(OM)下观察，复合材料由TiB增强区与不含TiB的基体所组成。TEM研究表明：增强区足由反应生成的TiB增强的α和β-Ti2相共同组成，在α和β-Ti相交界处分布的TiB不仅尺寸较人，而且数量也较两相内部的TiB多。在α钛中观察到少量的平行于α相板条的特殊TiB的存在。反应生成的TiB呈截面为六边形的针状，与基体的界面清洁、平直匹配良好。复合材料的三点弯曲强度和杨氏模量均随反应生成TiB体积含量的增加而降低。     

放电等离子烧结的钛铝合金组织及氧化性能研究

研究了TiH2-45Al-0.2Si-5Nb未球磨和球磨两种粉末的放电等离子烧结组织特征以及经1000℃、100h高温氧化后的氧化性能.结果表明,未经球磨粉末的烧结组织由层片状TiAl和Ti3Al相组成,而经球磨粉末的烧结组织由细小的颗粒状TiAJ和Ti3Al相组成.球磨粉末的烧结组织氧化速度低于未球磨粉末的烧结组织,形成了连续的Al2O3和TiO2混合氧化物层,具有良好的高温抗氧化性.     

球磨时间对粉末冶金制备Ti35Nb2.5Sn/10HA生物复合材料微观组织的影响(英文)

采用高能机械球磨和脉冲电流活化烧结方法制备了一种新型的β-钛合金基体的Ti35Nb2.5Sn/10HA生物复合材料。研究了机械球磨不同时间的Ti35Nb2.5Sn10HA粉体以及烧结样品的微观组织。结果表明:经机械球磨8h后,粉体中的α-钛开始向β-钛转化。当球磨时间达到12h时,球磨粉体中的α-钛相完全转化为β-钛相,而且得到超细尺寸的复合粉体。用球磨12h的粉末烧结制备的复合材料具有超细晶粒结构,烧结得到的复合材料的硬度和相对密度都随着球磨时间的延长而增加。     

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。     

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。     

球磨工艺对原位合成Al2O3/TiAl复合材料性能的影响

采用不同的球磨时间和球料比,实现了Ti、Al、TiO2和Nb2O5粉末的机械合金化,并以其为原料采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了Al2O/TiAl复合材料.利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等对球磨后粉末的形貌、大小、相组成以及其烧结后复合材料的组织进行了观察分析.结果 表明:球磨时间和球料比对粉体的形貌、尺寸和均匀度均存在影响,但延长球磨时间有利于粉体的机械合金化,而球料比对合金化程度影响较小.将球料比5∶1,球磨6h后的粉体在1000℃、40 MPa真空环境下烧结10 min,制备了Al2O3/TiAl复合材料,其显微组织主要由γ-TiAl、α2-Ti3Al、Al3Nb,以及分布在基体晶界处的Al2O3组成,压缩强度为1476 MPa,硬度为490 HV.     

放电等离子烧结Ti-35Nb-7Zr-xHA复合材料的力学性能与腐蚀性能（英文）

为了改善Ti-Nb-Zr合金的生物活性,采用放电等离子烧结(SPS)制备了Ti-35Nb-7Zr-xHA(羟基磷灰石,x=5,10,15,20,质量分数,%)复合材料。借助XRD、SEM、力学测试以及电化学测试手段研究了HA含量对复合材料显微组织、力学性能和腐蚀性能。结果表明,所有复合材料的物相主要由β-Ti基体、α-Ti和金属-陶瓷相(CaO,CaTiO_3,CaZrO_3,TixPy等)组成,此外,含15%HA和20%HA的复合材料中出现了少量残余的HA;随着HA含量的增加,复合材料的抗压强度均高于1400MPa,复合材料(5%-15%HA)的弹性模量呈较小变化趋势(46-52GPa),更加接近人骨的弹性模量。在Hank’s溶液中的电化学试验表明,HA含量为15%时,复合材料的钝化电流密度和腐蚀电流密度较低,显示了较好的腐蚀性能。因此,Ti-35Nb-7Zr-15HA复合材料可作为一种骨科植入手术中较好的替代材料。     

高能球磨工艺对Cu-10Cr-0.5Al2O3组织与性能的影响

利用高能球磨方法对Cu-10Cr-0.5Al2O3(质量分数,%)混合粉末进行预处理,采用电场活化烧结技术对球磨粉末进行烧结,运用XRD、SEM、硬度、断裂强度和电导率等测试方法研究球磨时间对Cu-10Cr-0.5Al2O3复合粉末烧结前后组织和性能的影响.结果表明随着球磨时间的增加,Cu晶粒更加细化,第二相分布更加弥散,以致烧结材料的强度和硬度逐渐增大,球磨20h后,烧结样品的强度和硬度分别达到952MPa和285HV;由于晶粒细化、高度弥散的第二相以及铜相的晶格畸变加强对电子的散射作用,烧结试样的电导率也随球磨时间的延长而逐渐下降,球磨20h后,烧结样品的电导率下降到51%(IACS).     

不同球磨法对SPS制备Al2O3-TiC复合材料的影响

以Al2O3,Ti,和C(石墨)为原料,分别采用高能球磨原位反应和行星球磨湿混处理原料粉末,再都结合放电等离子体烧结技术(SPS)制备了的Al2O3-TiC复合材料,并用XRD,OM和SEM分析了复合材料的相组成和显微结构.结果表明高能球磨原位合成的粉末烧结活性高,烧结体晶粒均一细小(＜300 nm),致密度高(98.9%),两相分布均匀;而经过行星球磨湿混处理的粉体,由于存在混合均匀性问题,反应进行的不完全,导致难以致密.高能球磨能促进晶粒细化,弥散分布均一化,反应进行完全和烧结致密化.     

添加Cu对Ti-16.28Si合金高温抗氧化行为的影响

选用Ti、Si、Cu粉末通过高能球磨-冷压-无压烧结制备了Ti-16.28Si和Ti-15.46Si-5Cu两种合金,并在800,900,1000℃空气中对其进行高温氧化试验。利用SEM、EDS及XRD对烧结和氧化试样的表面及横截面形貌、物相组成进行分析,以研究合金的氧化机制。结果表明:两种配方试样烧结之后主要含有Ti、Ti_5Si_3、Ti_5Si_4相,加Cu配方出现Cu_3Si相;加Cu后致密度升高。高温氧化80h后,氧化试样的主要物相为TiO_2,还含有少量的SiO_2、Ti_3O_5、TiO、CuO或Cu_2O相。Ti-16.28Si合金在900℃时氧化膜表层基本上全是金红石TiO_2,抗氧化性能最好,平均氧化速度k~+值约为0.521,达到抗氧化等级。800℃下,添加Cu显著改善Ti-16.28Si合金的抗氧化性能,其平均氧化速度k~+值约为0.623,也达到抗氧化等级;在Cu含量为5%(质量分数)时其平均氧化速度仅为Ti-16.28Si合金的57.8%。但在900和1000℃下,添加Cu降低了合金的抗氧化性能。     

γ-TiAl基合金球磨粉放电等离子烧结行为

采用机械球磨方法和放电等离子烧结(SPS)技术制备Ti-45Al-7Nb-0.3W(摩尔分数,%)合金。利用XRD、SEM及TEM等分析方法对球磨处理前后粉末的形貌、相组成以及SPS烧结体的显微组织结构进行观察和分析,并研究该球磨合金粉SPS烧结的致密化过程。结果表明:气雾化Ti Al-Nb基合金粉末经球磨处理后,粉末产生大量变形、脆性断裂现象,粉末粒度明显减小;球磨处理使粉末中的β相消失、α相减少、γ相增多。Ti Al-Nb基合金球磨粉在520℃就开始快速SPS致密化过程,在1000℃即可基本达到完全致密;而在500℃加热时,球磨粉烧结热膨胀现象消失,体积收缩明显,这主要与球磨处理后粉末内部大量缺陷引起的回复过程有关。Ti Al-Nb基合金球磨粉SPS烧结体呈现由γ相和α_2相构成的双相组织,并且随着烧结温度的提高,α_2相含量有所增加;球磨处理后,粉末SPS烧结体中α_2/γ片层结构的形成受到抑制。     

高能球磨对堇青石基陶瓷的相组成和相变机理的影响

采用X射线衍射(XRD))和扫描电镜(SEM)研究了由氧化物粉末制备堇青石陶瓷时，高能球磨及其后续热处理对堇青石陶瓷相组成和相变过程的影响，分析了高能球磨的作用机理；探明了经高能球磨的样品在低温烧成(900℃)时，首先出现了新的中间相镁铝尖晶石(MgAl2O4)，1100℃中间相消失。与未球磨的样品比较表明：高能球磨不仅能够降低堇青石的相转变温度，而且可以大幅加快中间相和原料相向α-堇青石转变的速度，同时发现提高烧成温度有利于中间相向堇青石的转变。研究了粉末状态对堇青石陶瓷相组成的影响，结果表明：加压成型易于使Si^4 、Mg^2 和Al^3 离子扩散，促进早期的固相烧结和后期的液相烧结，并影响各相的相对含量，有利于主晶相α-堇青石的合成，但对相的组成没有太大影响。     

Al2O3/Cu多孔复合材料的微观形貌和压缩性能

采用高能球磨-粉末冶金法制备了Al₂O₃/Cu多孔复合材料(A-C-M)。首先利用高能球磨法将Cu粉和Al₂O₃粉末均匀细化，然后将Al₂O₃/Cu复合粉末与造孔剂尿素均匀混合后，再将混合粉末冷压成型，最后通过溶脱-烧结工艺制得A-C-M。采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对粉末原料和A-C-M的微观形貌进行表征分析，使用万能试验机对A-C-M进行压缩性能测试，探讨了尿素和Al₂O₃含量对A-C-M性能的影响。结果表明：高能球磨使Al₂O₃/Cu复合粉末的形貌由球状变为片状，复合粉末尺寸先减小后增大，在球磨4 h时获得最小平均粒径为25μm; A-C-M含有两种特征孔，100～300μm的大孔和1～10μm的微孔；随尿素含量的增加，孔的连通程度及复合材料的孔隙率逐渐增加，其压缩强度逐渐降低；随Al₂O₃含量的增加，A...     

低温烧结原位合成微米级Al2O3颗粒强化Al基复合材料

以Al-10wt%SiO2粉末为研究体系,对比机械混合与球磨的粉末,研究了球磨粉末的相组成和微结构,用差热分析的方法确定了两种粉末体系中的置换反应发生的温度,以此为据,优化了烧结两种粉末压坯的工艺.结果表明,4h球磨的粉末颗粒明显细化,部分SiO2颗粒嵌入Al基体,形成反应扩散耦Al/SiO2;混合粉末中置换反应不能发生,球磨粉末中置换反应的温度区间为560-680℃;球磨粉末的压坯在640℃烧结2h,可形成组织均匀的微米级Al2O3颗粒强化Al基复合材料.     

钛铝硅铌系粉末的机械合金化及放电等离子烧结组织特征

研究了TiH2-45Al-0．2Si-5Nb和TiH2-45Al-0．2Si-7Nb 2种粉末的机械合金化过程及放电等离子烧结的微观组织结构特征。结果表明，球磨过程中，在粉末粒度减小的同时有TiAl，Ti3Al和Ti2Al金属间化合物产生。球磨30h时，混合粉末所获得的粒度最小。球磨后粉末采用放电等离子烧结，可在很短的时间内完成烧结过程，烧结组织由细小的球状TiAl和Ti3Al相组成，且随烧结时间增加微观组织晶粒更为细小。