外科植入物用钛合金的表面改性

钛合金作为外科植入物用材料在临床上得到了越来越多的应用。综述了钛合金作为外科植入物的优良性能及国内外在钛合金表面改性方面的发展和研究现状。阐述了表面改性对改善钛合金的耐磨性，耐蚀性和生物学性能方面的重要作用。分析表明：开发新型钛合金和寻求理想的表面改性工艺来获得高质量的涂层或将生物活性相添加到钛合金基体中制备成复合材料是提高钛合金生物学性能的有效途径。     

医用钛及钛合金表面改性材料与技术研究进展

由于医用钛及钛合金的优异性能及广泛应用,其表面改性材料及技术引起了人们的关注。本文介绍了羟基磷灰石涂层、耐蚀耐磨涂层以及表面抗菌涂层的应用现状,展望了医用钛及钛合金表面改性材料与技术研究和发展方向。     

生物医用钛合金表面改性综述

钛合金在医学领域得到广泛的应用,被用于替代和修复硬组织的重要材料。对目前医用钛合金存在的一些主要问题进行了阐述。介绍了表面改性的主要方法,通过表面改性技术对其生物活性、耐磨性和耐蚀性能进一步提高;还介绍了功能梯度的作用以及其制备方法,采用功能梯度材料提高涂层与基体材料之间的结合强度。最后讨论了钛合金表面改性以及功能梯度材料的一些缺陷,然后对其将来的发展方向进行了展望。     

医用钛及钛合金表面涂层研究进展

概述了钛及钛合金在医学领域的发展现状,以及常用的钛及钛合金表面处理技术,重点介绍了医用钛及钛合金表面耐蚀耐磨涂层、生物活性涂层和表面抗菌涂层的研究现状和发展趋势。在钛及钛合金表面制备涂层能够使其更适合作为植入物在医学领域应用,但由于涂层自身还存在一定局限性,临床试验也需要大量的时间,目前涂层还没有大规模应用到临床医疗中。为了尽可能地改善单一涂层存在的缺陷,多组元、多层复合涂层是目前医用钛及钛合金表面涂层的研究重点。     

多孔Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb钛合金表面活性次级微孔涂层的构建及其成骨诱导性能研究

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(MAO)在多孔Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb(TLM)合金表面制备出含Ca、P的次级微孔涂层,并在此涂层表面通过水热处理生成羟基磷灰石(HA),得到活性次级微孔涂层。采用X射线衍射、电子扫描显微镜和能谱仪分析了活性次级微孔涂层的相组成、微观形貌和元素特征,通过接触角测试实验对比研究了TLM钛合金表面改性前后的亲水性变化,并进一步通过动物实验研究了经表面活性次级微孔层改性后的多孔TLM钛合金的骨整合性能。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,水热处理后微孔层的亲水性增强,且具有良好的成骨诱导性能。     

西北院生物所在医用金属材料表面去合金活化领域取得重大突破

<正>随着人体硬组织病变、损伤、缺损临床修复病例逐年剧增,硬组织植入类医疗器械得到广泛应用。钛及钛合金由于自身无毒、质轻、耐腐蚀、生物性能优异的特性,已经成为临床治疗的首选材料。但钛及钛合金缺乏生物活性,通常需要通过表面改性处理赋予植入体诱导组织快速愈合并实现长期稳定服役。传统表面改性技术通常是在植入物表面形成一层"加法"涂层,涂层与基体之间存在界面,且涂层在手术过程中或服役时可能会松动或剥落,进而影响植入体治疗效果甚至导致手术失败。     

钛表面高温防护涂层研究进展

对高温钛合金及钛铝金属间化合物而言,施加合适的高温防护涂层是目前实现长时间有效高温防护的唯一选择。回顾了钛表面五大高温防护涂层体系的发展现状,即热扩散渗铝(硅)涂层、金属间化合物包覆涂层、氮化物陶瓷涂层、搪瓷涂层以及惰性氧化物陶瓷涂层,总结了这些涂层的高温防护机理、改性方法以及失效机制。现阶段,单一的高温防护涂层体系及其制备方法在钛合金实际应用中依然存在着较大的局限性,设计和发展具有优异综合性能的新型高温防护涂层并发展相应的高效制备方法,仍是高温钛合金防护领域亟待解决的问题。     

医用钛合金的研究及应用现状

综述了医用钛合金的发展历史,重点介绍了国内外新型医用β钛合金的研发现状,以及钛合金作为骨与关节替代物、牙科植入物、颅骨修复植入物、心血管修复材料等在临床治疗中的应用情况。指出,我国在医用钛合金的开发与应用中存在研究起步较晚,整体水平不高,相关产业基础薄弱,缺乏精细和深加工产品等问题。今后,我国不仅要大力开发低弹性模量的新型医用β钛合金,还要加快医用钛合金植入件的产业化发展,从而促进医用钛合金的应用。     

预钙化对医用钛合金表面沉积钙磷层的影响

通过SEM，XRD和测量离子浓度的方法，研究了预钙化对医用钛合金表面沉积钙磷层的诱导作用。结果表明，在用化学方法对钛合金进行表面改性的过程中，预钙化明显增强羟基磷灰石在钛合金改性表面上的沉积能力。     

大塑性变形制备超细晶生物医用钛合金的研究进展

生物医用钛合金具有高强度、良好的耐蚀性能、较低的弹性模量、优异的生物相容性,已成为具有广阔应用前景的医用金属材料之一.与传统医用钛合金相比,超细晶医用钛合金具有更高的强度与更好的疲劳性能以及耐腐蚀性能.此外,超细晶钛合金可诱导骨组织向内生长,增加界面结合强度,加快骨修复进程,在硬组织修复材料领域具有广阔的应用前景.阐述了各种大塑性变形（Severe Plastic Deformation）法制备超细晶生物医用钛合金的研究状况与最新进展,指出了SPD法制备医用钛合金中存在的技术问题和发展方向,并展望了利用SPD法对生物医用钛合金改性将成为生物医用材料的研究热点.     

氢燃料电池中钛双极板研究进展

钛及钛合金密度低、比强度高且在酸性环境中耐蚀性优异,在氢燃料电池双极板中具有较高的应用价值。回顾了近年来氢燃料电池用钛双极板的研究进展,详述了钛双极板表面改性技术的研究成果,包括掺杂合金元素、钛表面涂覆金属基涂层(贵金属、金属碳/氮化物等)和碳基涂层(石墨、无定型碳等)。涂层结构组织的复合化和纳米化,有利于提升钛双极板的耐蚀性、导电性和疏水性,其对于提升氢燃料电池的性能及保证其运行的稳定性和耐久性具有重要作用。     

钛合金的高温抗氧化性及其影响因素分析

综述了影响钛合金高温抗氧化性的因素,主要包括钛合金的组织形态、合金化元素、热暴露温度及时间等,总结了改善钛合金高温抗氧化性的方法是:采用合适的合金化、发展钛铝基金属间化合物、对钛合金成品进行预氧化处理和表面改性处理等,以期在这些理论的指导下采用合理的方法对钛合金及其制品进行处理,从而减少或杜绝钛合金在高温条件下使用过程中因氧化作用而带来的隐患。     

钛合金在生物医用领域的应用优势

介绍了钛合金在生物医用领域的性能优势及应用现状。生物医用金属材料必备的四个基本性能,机械性能、生物相容性、耐腐蚀和耐磨性和骨结合性。钛合金具有较低的弹性模量、耐腐蚀、生物相容性优异等特点成为医用金属材料的首选。     

金属钛的性能、发展与应用

介绍钛金属的性能和分布情况，反映钛工业的发展和现状，叙述钛金属的冶炼原理，阐述钛金属及合金的重要应用，探讨耐蚀性的表面处理技术．最后介绍我国钛工业目前的大致情况。     

Friction Stir Surfacing Route: Effective Strategy for the Enhancement of Wear Resistance of Titanium Alloy

Titanium alloys are widely used in aerospace applications due to their properties like high strength to weight ratio, good corrosion and creep resistance. Poor wear resistance of these alloys limits their use in tribological applications. Friction surfacing technique is now recognized as an effective solution to surface engineer the light weight high strength alloys to make them suitable for general engineering applications involving wear and corrosion. The present work pertains to a study on wear resistance of surface coating of boron carbide on Ti–6Al–4V alloy using friction surfacing technique. Coating was formed by placing the boron carbide powder into the holes of predetermined depth on the surface and was characterized by metallography, electron probe micro analysis and dry sliding wear testing. The present study revealed that titanium alloy could be friction surfaced with boron carbide powder. The coating exhibited excellent wear resistance, which is attributed to the formation of strong metallurgical bond with the substrate. In the present work an attempt has also been made to compare the wear behaviour of surface composite layer on titanium alloy with that of conventionally used engineering materials such as mild steel and austenitic stainless steel. Wear data clearly revealed that wear resistance of friction stir surfaced composite layer is better than that of mild steel and stainless steel. This study demonstrated that friction stir surfacing is an effective strategy for the enhancement of wear resistance of titanium alloys.     

Effect of Carburization on the Mechanical Properties of Biomedical Grade Titanium Alloys

Titanium cermets were successfully synthesized on the surface of biomedical grade titanium alloys by using sequential carburization method. The mechanical properties such as hardness, fracture toughness and plasticity were measured to estimate the potential application of titanium cermets. The results show that after carburization the surface hardness of titanium cermets was 778 HV, with a significant improvement of 128% compared with that of titanium alloys. In addition, the fracture toughness of titanium cermets was 21.5×106 Pa·m1/2, much higher than that of other ceramics. Furthermore, the analysis of the loading-unloading curve in the nanoindentation test also indicates that the plasticity of titanium cermet reached 32.1%, a relatively high value which illustrates the combination of the metal and ceramics properties. The results suggest that sequential carburization should be an efficient way to produce titanium cermets with hard surface, high toughness and plasticity.     

含Cu镁锂合金组织与性能调控研究进展

镁锂合金具有超低密度、极高的比强度与比刚度、优异的电磁屏蔽性能及阻尼性能，目前广泛应用于追求轻量化的航空航天、新能源汽车、电子产品、生物医疗等领域。由于合金元素镁和锂均为活泼金属，在服役过程中镁锂合金会存在多种形式的腐蚀过程，同时二元镁锂合金强度较低，以上两点严重制约了其广泛应用。耐蚀涂层可以有效提高镁锂合金的腐蚀抗力，含铜镀层被证实能够提升镁锂合金耐蚀性。改善镁锂合金强度的工艺主要有合金化、热处理、加工变形等，其中合金化是最基本的强化手段。Cu合金化可以对镁锂合金中的组织与性能进行调控，改善镁锂合金的强度。本文对含Cu镁锂合金的研究进展及其应用情况进行综述，总结了目前含Cu镁锂合金耐蚀与力学性能的相关研究成果，重点梳理了铜元素在镁锂合金中的作用，为含Cu镁锂合金的实际应用提供一定的理论指导。     

钼及钼合金表面MoSi2抗氧化涂层的研究进展

钼及钼合金的高温氧化问题限制了其应用。MoSi2因其优异的高温抗氧化性能被认为是最适合工程应用的高温涂层材料。本文介绍了MoSi2的物理性能、抗氧化机理及其作为涂层材料的制备工艺,综述了国内外钼及钼合金表面MoSi2的单一及复合抗氧化涂层的研究进展,并对其未来发展方向进行了展望。