镍钛合金表面钛酸锶生物薄膜的水热合成

目的：改善镍钛合金的耐蚀性和添加锶离子用于治疗骨质疏松症。方法采用氢氧化钠和硝酸锶混合溶液对镍钛合金进行水热处理,处理温度180℃,处理时间分别为1、3和6 h。采用扫描电镜、X射线能谱、X射线衍射和X射线光电子能谱对试样进行显微结构和化学成分分析,采用接触角测量仪评价试样的亲水性,在无钙Hank’s平衡盐液中进行动电位极化实验评价试样的耐蚀性,采用粘结拉伸法测量钛酸锶薄膜与镍钛合金基体之间的结合强度。结果镍钛合金经过水热处理后表面形成了由钛酸锶颗粒组成的薄膜,颗粒尺寸约240~490 nm,薄膜中含有少量镍元素。抛光镍钛试样的水接触角约70°,水热处理试样的接触角大幅上升,达到120°左右。在钝化区内,水热处理3 h试样的阳极电流密度比抛光试样降低了大约一个数量级,因此水热处理试样具有更好的耐蚀性。水热处理3 h制备的钛酸锶薄膜与镍钛基体之间的表观结合强度值为14.1 MPa。结论水热处理不仅改善了镍钛合金的耐蚀性,也在合金表面添加了锶离子,可用于治疗骨质疏松症。     

低模量钛合金表面水热法制备含银二氧化钛抗菌薄膜

目的提高医用低模量近β型TLM(Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo)钛合金的抗菌性能。方法在200℃条件下,在硝酸银溶液中对TLM合金分别进行12,24 h水热处理,在其表面制备含银Ti O2抗菌薄膜。通过SEM,XRD,XPS等表征薄膜的微观结构及状态。以去离子水水热处理TLM合金作为参照,比较薄膜的亲水性,并采用抑菌圈法研究其抗菌性能。结果 SEM,XRD及XPS分析表明,水热处理后,TLM合金表面形成了Ti O2纳米晶粒组成的薄膜,薄膜中的钛和铌分别以Ti O2和Nb2O5形式存在,银以金属态存在。接触角测试结果表明,水热处理试样表面具有良好的光致亲水性,紫外光照射30 min后,水接触角从108°降低到10°以下。抗菌实验中,水热处理试样在对大肠杆菌和金黄葡萄球菌培养24 h后,产生了明显的抑菌圈,相比之下,对金黄葡萄球菌的抑菌圈较宽。结论硝酸银溶液水热法在医用钛合金表面可以合成含银Ti O2薄膜,具有工艺简便、处理温度低、抗菌效果明显等优点。     

采用水热方法在镍钛合金表面一步合成TiO2-羟基磷灰石纳米薄膜

采用高浓度的CaHPO4和Ca(H2PO4)2溶液对镍钛合金进行一步水热处理,以进行生物活性表面改性。经过处理的试样表面覆盖的薄膜由细晶粒(~70 nm)和大颗粒(100-250 nm)组成。X射线光电子能谱分析表明试样表面的钛以TiO2形式存在,检测不到镍,钙磷元素以磷酸钙存在。处理试样检测到锐钛矿TiO2和羟基磷灰石的X射线衍射峰。在无钙Hank’s平衡盐液中的动电位极化实验表明,处理试样的耐蚀性比抛光试样大大提高。本文提供的一步法生物活性表面改性方法易于操作,处理温度低,腐蚀性低,可用于生物医用多孔镍钛合金的表面改性。     

医用近β型钛合金TLM的水热预钙化与生物活性

医用近β型钛合金TLM(Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo)具有优良的力学和生物学性能,采用CaCl2溶液对TLM合金进行水热处理,以达到预钙化的目的。TLM合金经过纯水水热处理后,表面形成了锐钛矿二氧化钛(含五氧化二铌)的纳米颗粒薄膜;采用10 mmol/L CaCl2溶液进行水热处理时,颗粒尺寸减小,检测到钙元素;当CaCl2溶液的浓度升高到100 mmol/L时,结晶颗粒消失,形成了钙的化合物薄膜。水热处理试样在模拟体液中浸泡3 d后,表面均有磷酸钙沉积物生成,前2种试样检测到磷灰石的弱衍射峰。CaCl2溶液水热处理预钙化方法可用于多孔钛及多孔钛合金的生物活性表面改性,该方法具有改性层厚度薄,消耗溶质和溶剂少,反应物扩散快,处理温度较低,工艺简便等优点。     

采用水热方法在镍钛合金表面一步合成TiO_2-羟基磷灰石纳米薄膜（英文）

采用高浓度的CaHPO_4和Ca(H_2PO_4)_2溶液对镍钛合金进行一步水热处理,以进行生物活性表面改性。经过处理的试样表面覆盖的薄膜由小晶粒(约70 nm)和大颗粒(100~250 nm)组成。X射线光电子能谱分析表明试样表面的钛以TiO_2形式存在,检测不到镍,钙磷元素以磷酸钙存在。处理试样检测到锐钛矿TiO_2和羟基磷灰石的X射线衍射峰。在无钙Hank’s平衡盐液中的动电位极化实验表明,处理试样的耐蚀性比抛光试样大大提高。本研究提供的一步法生物活性表面改性方法易于操作,处理温度低,腐蚀性弱,可用于生物医用多孔镍钛合金的表面改性。     

Hydrothermal Surface Modification of a Low Modulus Ti-Nb Based Alloy

采用尿素溶液对一种低模量近?型钛合金(Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo,或TLM合金)进行不同温度的水热处理。采用SEM、XRD、XPS、压入法和接触角测试分析了TLM合金处理后的表面结构、化学成分、附着性和亲水性。在105和120℃水热处理后,合金表面形成了钛酸铵的纳米片薄膜;而150℃水热处理后形成了纳米颗粒薄膜,由锐钛矿TiO2和Nb2O5组成。随后的400℃退火热处理使铵盐分解和二氧化钛结晶。生成的氧化物薄膜具有良好的附着性。复合处理增强了TLM合金的亲水性,这有利于改善其生物相容性。     

镍钛合金的溶胶-凝胶法多孔TiO2薄膜表面改性（英文）

在经过 NaOH-HCl 预处理的镍钛合金基体上,采用溶胶-凝胶法制备纳米多孔 TiO2薄膜;当涂覆一层致密内膜和一层多孔外膜时,可得到无裂纹的薄膜(试样 TC1+1)。X 射线衍射表明,TiO2薄膜由锐钛矿组成,在热处理的基体中还检测到少量的 Ni4Ti3相。X 射线光电子谱分析表明,试样 TC1+1 的 TiO2薄膜完全覆盖了镍钛合金基体。试样 TC1+1 的表面亲水,接触角约为 20°,紫外光照处理 15 min 后接触角降低到(9.2±3.2)°。在 0.9% NaCl溶液中的动电位极化实验表明,试样 TC1+1 的耐蚀性高于抛光的镍钛合金试样的。     

Ti6Al4V合金上TiO_2-CaP纳米薄膜的简易水热合成（英文）

采用高浓度Ca3(PO4)2、CaH PO4和Ca(H2PO4)2溶液对Ti6Al4V合金进行水热处理,以进行生物活性表面改性。经过处理的试样表面覆盖的薄膜由尺寸为60~240 nm的纳米颗粒组成。这种薄膜也能在电子束熔融技术制备的Ti6Al4V支架上生长。X射线光电子能谱分析表明,试样表面钛元素以TiO2形式存在,钙和磷元素以磷酸钙形式存在。X射线衍射和拉曼光谱分析表明,试样表面层由锐钛矿TiO2和羟基磷灰石组成。在无钙Hank’s平衡盐液中的动电位极化实验表明,水热处理试样的耐蚀性比抛光试样的显著提高。本研究提供了易于操作、处理温度低、腐蚀性低的生物活性表面改性方法,此方法可用于生物医用多孔Ti6Al4V合金的表面改性。     

镍钛合金的溶胶-凝胶法多孔TiO_2薄膜表面改性(英文)

在经过 NaOH-HCl 预处理的镍钛合金基体上,采用溶胶-凝胶法制备纳米多孔 TiO2薄膜;当涂覆一层致密内膜和一层多孔外膜时,可得到无裂纹的薄膜(试样 TC1+1)。X 射线衍射表明,TiO2薄膜由锐钛矿组成,在热处理的基体中还检测到少量的 Ni4Ti3相。X 射线光电子谱分析表明,试样 TC1+1 的 TiO2薄膜完全覆盖了镍钛合金基体。试样 TC1+1 的表面亲水,接触角约为 20°,紫外光照处理 15 min 后接触角降低到(9.2±3.2)°。在 0.9% NaCl溶液中的动电位极化实验表明,试样 TC1+1 的耐蚀性高于抛光的镍钛合金试样的。     

TC11钛合金表面电弧离子镀TiAlN涂层防护性能的研究

利用电弧离子镀技术在TC11钛合金基体上沉积TiAlN涂层。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）等方法对比分析了钛合金基体和涂层氧化前后的表面形貌、物相结构。采用X射线光电子能谱仪（XPS）对TiAlN涂层性能进行了分析，研究了基体和镀膜的耐磨性。结果表明，TiAlN涂层显著改善了钛合金的粘着磨损性及高温抗氧化性，在空气中650℃静态氧化100h后，TiAlN涂层依然保持良好的状态和抗磨损性能。     

近β型钛合金Ti4Zr1Sn3Mo25Nb(TLM)热处理与材料强化研究

利用光学显微镜、X射线衍射仪、透射电镜和力学试验机、摩擦试验机研究了不同热处理条件对新型近β型钛合金Ti4Zr1Sn3Mo25Nb(TLM)的显微组织、相变以及力学性能和耐磨性的影响。结果表明:TLM合金在β相区固溶处理后主要形成亚稳的等轴β相(βms),在低温时效时βms开始分解,在晶粒内部形成大量密集次生α相(αs),并呈现点状和细针状分布,从而使合金产生弥散强化和细晶强化。680℃,1h空冷+510℃,6h空冷TLM钛合金的耐磨性最好,其耐磨性优于退火态Ti6Al4V和时效态Ti-13Nb-13Zr钛合金。     

多孔Ti3Zr2Sn3Mo25Nb钛合金表面活性次级微孔涂层的制备及其成骨性能

为提高多孔医用钛合金的生物活性,以实现快速骨整合,首先利用微弧氧化法在多孔Ti3Zr2Sn3Mo25Nb(TLM)合金表面制备出含Ca、P的次级微孔涂层,并通过水热处理在此涂层表面生成羟基磷灰石.通过XRD、SEM和EDS分析了活性次级微孔涂层的相组成、微观形貌和元素特征,通过接触角测试试验对比研究了TLM合金表面改性前后的亲水性变化,并进一步通过动物试验检测了表面活性次级微孔涂层改性后多孔TLM合金的成骨性能.结果表明,微弧氧化处理可在多孔TLM表面形成规整的含Ca、P相的次级微孔层,水热处理后次级微孔层的亲水性增强,且具有良好的成骨诱导性能.     

加工率和热处理制度对Ni5W合金基带立方织构形成的影响

为了制作能满足YBCO涂层导体所需要的高强度、低磁性的立方织构基带，用粉末冶金方法制作了Ni-5W（at％）合金基带。研究结果表明，随总加工率和热处理温度的提高，基带中立方织构百分数明显增高。X射线衍射结果说明，提高总加工率实际增加了冷加工试样中立方织构晶粒或立方核心的数量。在热处理时间和（200）择优取向度的关系曲线中，可以明显看出，随热处理温度的提高，曲线达到峰值的时间缩短，说明热处理温度增加了立方核心的长大速度。通过加工率和热处理对试样立方织构形成影响的研究，得到了较好和实用的工艺制度，用这种工艺可以制作出具有99％-100％立方织构的Ni5W基带。     

TC4钛合金沉积NiCrAlY涂层的氧化行为

采用电弧离子镀（AIP）技术在TC4（Ti-6Al-4V）钛合金基体表面沉积制备NiCrAIY涂层,测定TC4钛合金和NiCrAIY涂层在700-900℃的氧化动力学曲线。通过扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）分析与X射线衍射分析（XRD）研究TC4钛合金和NiCrAIY涂层氧化前后物相组成和组织形貌,讨论氧化过程中元素的扩散行为。结果表明：在700-900℃静态空气中氧化100h,NiCrAIY涂层能明显提高TC4钛合金的抗氧化性能,TC4钛合金氧化后形成A12O3层和TiO2层交替出现的氧化膜层;经700和800℃氧化后,NiCrAIY涂层保持其原始的相组成,但在表面形成Al2O3和Cr2O3混合氧化膜;经900℃氧化后,氧化膜由Al2O3和TiO2组成;经700℃氧化时,主要发生Ti和Ni两种元素的扩散;经800和900℃氧化时,由于Ti及Ni元素的剧烈扩散,界面附近出现Kirkendall疏孔带和约100μm的β相稳定区;经900℃氧化时,Ti扩散到涂层表面形成氧化物导致氧化速率提高,Cr元素开始向基体扩散并在近界面处富集。     

固溶处理对β钛合金微弧氧化膜生长过程的影响

目的 在不同固溶热处理工艺的β钛合金上制备微弧氧化膜,研究其在微弧氧化初期的生长特性。方法 对比铸态、750 ℃固溶、850 ℃固溶β钛合金表面微弧氧化初期（0~120 s）氧化膜的厚度、表面形貌、相组成及电化学腐蚀性能变化,研究热处理与膜层特性之间的关系,并分析热处理对氧化膜表面裂纹的产生及膜层生长的影响规律。结果 固溶处理改变了基体合金的相组成,元素分布随之改变,热处理后试样表面更容易起弧。较未热处理试样,氧化时间为120 s时,固溶处理后所获膜层的厚度更薄且致密。微弧氧化膜微观形貌显示,经750 ℃固溶热处理后的试样,在微弧氧化后,其膜层表面裂纹最少。极化曲线显示,750 ℃热处理试样氧化膜的耐蚀性优于850 ℃热处理试样。结论 经过750 ℃固溶处理后的合金试样,由于其元素分布均匀,使得微弧氧化初期放电均匀,更易获得致密的微弧氧化膜,膜层的综合性能较好。     

淬火-配分热处理对30Cr13模具钢组织与耐蚀性的影响

采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等研究了淬火-配分(QP)热处理后30Cr13模具钢的物相组成和显微组织的演变规律,并利用动电位极化法对不同工艺热处理的模具钢在3.5%(质量分数)NaCl水溶液中的腐蚀行为进行了分析。结果表明:220Q盐浴淬火试样和220P一步法淬火-配分热处理试样的残余奥氏体体积分数小于3%,随着二步法淬火-配分热处理中配分温度从300℃上升至500℃,30Cr13模具钢的残余奥氏体含量呈现先增加而后降低的趋势,在配分温度为400℃时取得最大值;220Q和220P试样的组织都由板条状马氏体组成,经过二步法淬火-配分热处理后,模具钢的基体组织也由板条马氏体组成,此外在马氏体板条间有白亮条状或者颗粒状M3C型碳化物出现;不同淬火-配分热处理的30Cr13模具钢的耐均匀腐蚀性能差别不大;二步法淬火-配分热处理模具钢试样的点蚀电位高于盐浴淬火试样和一步法淬火-配分热处理试样的。     

铝合金化学镀Ni-P、Ni-W-P组织及相转变行为

采用差示扫描热分析仪（DSC）、X射线衍射（XRD）等研究了6061铝合金基体化学镀Ni-P、Ni-W-P合金的组织结构及相转变行为。结果表明，镀态Ni-P、Ni-W-P镀层的结构都是微晶结构；200℃热处理1h后．Ni-P、Ni-W-P镀层仍为微晶，但微晶有所长大；300、400、525和600℃热处理1h后，Ni-P、Ni-W-P镀层析出Ni3P和Ni晶体，没有其它亚稳相析出；400℃时Ni-P、Ni-W-P镀层硬度达到峰值，其值分别为840HV100和940HV100。     

医用钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb表面自组装抗凝血复合涂层的构建及其血液相容性(英文)

为了提高新型近β钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb(TLM)的抗凝血性能,先通过优化溶胶凝胶技术在TLM合金试样表面制备出一层致密、均匀的TiO2薄膜,再结合表面官能化处理和静电层自组装技术,在TiO2薄膜表面构建一个多层肝素功能涂层。通过XRD分析改性处理后TLM合金表面涂层的相组成,借助SEM、AFM研究功能涂层的表面形貌和微观特征,通过动态凝血时间、溶血率、血小板粘附实验对TLM合金表面改性前后的抗凝血性能和血液相容性进行评估。结果表明,经表面肝素化修饰处理后,TLM合金试样表面光滑、平整,同时材料表面的动态凝血时间延长,溶血率明显降低,试样表面粘附的血小板很少且没有被明显激活,TLM合金的抗凝血性能和血液相容性均得到了明显的改善。     

激光热处理对X100管线钢摩擦磨损性能的影响

激光热处理可以改善高强管线钢的表面耐磨性，以避免产生管壁减薄、表面凹坑等缺陷。采用不同激光功率对X100管线钢板进行了激光热处理试验，并对激光热处理后的试样进行了干式滑动摩擦磨损试验。分析了激光热处理后试样的显微组织，研究了激光热处理对X100管线钢摩擦磨损性能的影响。结果表明，激光功率为1 000～1 400 W时，激光热处理可导致X100管线钢表面形成细小的马氏体组织，硬化层硬度相对母材大幅提升；激光热处理后试样的干式滑动摩擦系数小于母材；随着激光功率增大，激光硬化层的深度和平均硬度逐渐增大，失重率减小，耐摩擦磨损性能提升。     

RE0．5Sr0．5CoO3-δ／YSZ薄膜的微观组织研究

采用离子束溅射法在氧化钇稳定的氧化锆（YSZ）单晶衬底上生长了RE0．5Sr0．5CoO3-δ（RE=La，Pr，Nd）薄膜。采用X射线衍射（XRD）仪和扫描电镜（SEM）测试了RE0．5Sr0．5CoO3-δ（RESCO）薄膜的微结构和表面形貌。结果表明：RE0．5Sr0．5CoO3-δ系列薄膜沿〈110〉方向择优生长；La0．5Sr0．5CoO3-δ（LSCO）薄膜在550℃热处理后呈现Ostwald生长，具有分散的岛状结构，在热处理温度达到750℃时岛状结构发生靠拢，同时晶粒度增大；Pr0．5Sr0．5CoO3-δ（PSCO）薄膜在750℃热处理后具有长程有序结构，呈现枝晶生长。