医用金属材料离子释放机制、致病机理及防护

结合近年来国内外医用钛合金等金属材料在生物体和人体临床应用研究成果,研究了人体植入物等医用金属材料中Ni、Al、V等有害离子的释放机制、致病机理及防护(涂层)方法。系统分析了常用医用金属材料Ti6Al4V和Ti Ni形状记忆合金等钛合金在腐蚀等作用下有害离子的释放机制,有害离子及其形成化合物对人体的毒性作用,和常用表面改性技术制备涂层对于有害离子的抑制和防护作用。研究结果表明,近年来发展起来的表面改性技术显著提高钛合金耐蚀性,可以有效抑制有害离子的释放,提高钛合金的生物相容性。     

国内阻燃钛合金工程化技术研究进展

阻燃钛合金的研制是防止"钛火"事故的最直接的方法。美国、英国和俄罗斯等均在积极开展阻燃钛合金的阻燃机理及其工程化技术研究,我国阻燃钛合金的基础研究起步较早,但在工程化技术开发及应用方面停滞多年,导致被发达国家拉开差距。近五年来,在材料研制单位和应用研究单位的共同努力下,Ti-V-Cr系阻燃钛合金工程化技术取得了显著进步。本文主要综述了近几年来国内阻燃钛合金工程化技术研究的最新进展;重点介绍了Ti40和WSTi3515S合金大型铸锭、大棒材及大尺寸板坯和环锻件的研制情况,并介绍了阻燃钛合金机械加工技术和摩擦点燃阻燃性能评价方法,最后对我国阻燃钛合金未来发展进行了展望。     

Mg-5.5Zn-2Gd-0.6Zr合金的简化SIMA法等温半固态组织粗化规律

研究了简化应变诱发激活(SIMA)工艺条件下Mg-5.5Zn-2Gd-0.6Zr挤压态镁合金在不同等温温度(600,610和620℃)和不同等温时间条件下的微观组织演变规律。结果表明,在相同等温温度条件下,α(Mg)晶粒直径与等温时间之间符合关系式3 30d?d?Kt,粗化速率常数K随等温温度的升高而增大;实验合金的粗化机制符合Monson-Whitton等提出的改进的液膜迁移理论模型。分析发现,实验合金的纵向组织α(Mg)晶粒粗化速率大于其横向组织α(Mg)晶粒粗化速率,这是简化SIMA法工艺在制备半固态触变浆料时存在组织不均匀现象的根本原因。     

Effect of Temperature on Segregation and Deformation Mechanism of α+Ti2Cu Alloy during Semi-Solid Forging

以新型阻燃钛合金Ti14 (α＋Ti2Cu)为对象,研究了合金在不同温度半固态锻造过程中的偏析和偏聚现象及由此导致的变形机制的变化。结果表明,半固态温度影响液相含量和分布,随着温度的升高液相在晶界由不连续分布转变为连续分布析出,并最终形成了网状结构分布。锻造过程中由于液相和应力的共同作用出现了宏观偏析现象,液相在压力作用下的流动在晶界处产生了宏观液相/固相分离现象,靠近试样中心固相离子集中;这种现象导致了锻造过程中变形机制的变化,中心区仍旧是固相粒子的塑性变形为主变形机制,靠近试样外边缘主变形机制转变为固相粒子的相对滑移,通过唯象模型对其过程进行讨论     

Microstructures of Components Synthesized via Electron Beam Selective Melting Using Blended Pre-Alloyed Powders of Ti6Al4V and Ti45Al7Nb

研究了电子束快速成形TI6AL4V和Ti45Al7Nb合金混合粉末的特点,得到了成分均匀的Ti22Al3.5Nb2V合金。利用光学显微镜、扫描电镜、电子探针等手段,研究了成形试样的内部组织,并测试了不同组织区域的显微硬度。结果表明：TI6AL4V和Ti45Al7Nb合金混合粉末在电子束成形后,成分均匀,组织具有沉积态特征,包括板条马氏体区和α2+β两相区,板条马氏体区位于成形零件顶部10个熔覆层厚度,在成形过程中,受再热循环的影响,已凝固形成的马氏体不断分解形成α2+β两相区,α2为短棒状,β分布于α2相之间,在成形件底部,部分α2相发生等轴化。显微硬度测试结果显示,马氏体区硬度明显高于α2+β两相区。拉伸结果显示,抗拉伸强度为1214.3 MPa,延伸率达到18%。     

半固态等温处理Mg-Zn-Y合金微观组织演变

研究了挤压Mg-2Zn-x Y(x=0.5,1,2,at%)合金在半固态等温处理过程中的微观组织演变规律。结果表明:3种Mg-2Zn-x Y合金中,挤压Mg-2Zn-1Y合金中α-Mg基体晶粒尺寸最小,挤压Mg-2Zn-2Y合金中出现了大量的孪晶;当半固态等温时间为10 min时,随着等温温度的升高,Mg-2Zn-x Y合金中α-Mg固相晶粒均逐渐趋于球化,且α-Mg固相颗粒逐渐分离,晶界处的液相和晶内液池体积分数均明显增加;随着580℃等温时间的延长(≤30 min),Mg-2Zn-0.5Y合金微观组织演变以Ostwald熟化机制为主,而Mg-2Zn-1Y和Mg-2Zn-2Y合金微观组织演变过程中Ostwald熟化机制和固相颗粒熔化机制同时起主导作用。     

纳米晶Cu-50Ag合金在酸性溶液中腐蚀行为研究

与粉末冶金法(PM)制备的常规尺寸合金对比,研究了通过热压液相还原法(LPR)和机械合金化法(MA)合成的Cu-50Ag合金粉末制备的块体纳米晶Cu-50Ag合金在酸性溶液中的腐蚀行为。结果表明:在Na_2SO_4溶液中加入H_2SO_4后,3种合金的腐蚀速度均加快。随着H_2SO_4浓度的增加,PMCu-50Ag和LPRCu-50Ag合金的腐蚀速度均未发生明显变化,而MACu-50Ag合金的腐蚀速度则加快。在Na_2SO_4溶液中,3种合金均未出现钝化现象,随着H_2SO_4的加入,合金出现了钝化现象。3种合金的腐蚀速率按PMCu-50Ag,LPRCu-50Ag和MACu-50Ag合金的顺序增加,其中LPRCu-50Ag合金的腐蚀速度略大于PMCu-50Ag合金,但明显小于MACu-50Ag合金。     

盐水介质中Ti12Mo5Ta合金的电化学特性(英文)

比较了未再结晶和再结晶Ti12Mo5Ta合金、未再结晶Ti12Mo合金和工业用纯钛(cp-Ti)在0.9%生理盐水(pH 2.3)中37°C下的电化学行为。从阳极极化曲线中得到了极低的钝化电流密度(10-6 A/cm2),这表明所有样品在酸性0.9%NaCl溶液中具有高的耐蚀性能。采用扫描电子显微镜(SEM)观察样品的表面形貌,发现所有样品表面受到了相同的腐蚀,而且经阳极动电位极化测试后的样品表面没有出现点蚀、裂纹或其它缺陷。使用等效电路模拟电化学阻抗谱(EIS)数据,以表征样品表面且更好地理解Mo和Ta的添加对cp-Ti及再结晶的影响。EIS结果证实,在开路电位下,所有样品在0.9%NaCl溶液(pH 2.3)中产生钝化(极化电阻约为105Ω·cm2)。在37°C时,样品在0.9%NaCl溶液中(pH 2.3)的耐蚀性顺序为:再结晶Ti12Mo5Ta未再结晶Ti12Mo5Ta未再结晶Ti12Mocp-Ti。     

New filler metal systems for the brazing of titanium alloys

It’s well known welding takes the leading role in development of titanium structures. However, in number of cases technological processes of brazing are more appropriate and, sometimes, being the single possible, in particular, during production of multilayer thin-wall structures. It should be noted that brazing filler metals of Ti-Cu-Ni, Ti-Zr-Cu-Ni, Zr-Ti-Ni and Cu-Zr-Ti systems in a form of plastic foils, as well as in powder form are mainly used in world practice for brazing of titanium alloys. Present work provides the results of complex investigations of brazing filler metals of Ti-Zr-Fe, Ti-Zr-Mn and Ti-Zr-Co systems using differential thermal analysis, light and scanning microscopy, X-ray microspectrum analysis. Data on melting ranges of pilot alloys were obtained, and liquidus surfaces of given systems using simplex-lattice method were build. Brazing filler metals covering brazing temperature range of current structural titanium materials based on solid solutions as well as intermetallics were proposed. Structure, chemical inhomogeniety and strength characteristics of brazed joints were studied. It is determined that brazing of solid solution based alloys (OT4, VT6) using indicated brazing filler metals ensures strength characteristics of joints, which are not inferior to that obtained with application of known brazing filler metals even if they are received at lower brazing temperature.     

Effects of cold working and heat treatment on microstructure and wear behaviour of Cu–Be alloy C17200

The effects of cold work process between aging and solution heat treatment on the microstructure, hardness and the tribologic behaviour of a copper–beryllium (Cu–Be) alloy C17200 were investigated. The wear behaviour of the alloys was studied using ‘pin on disc’ method under dry conditions. The results show that the formation of fine grained structure and γ phase particles enhances the mechanical properties of the alloy; nonetheless, they do not reduce the wear rate. This is attributed to the capability of the softer specimens to maintain oxygen rich compounds during the dry sliding test.