离子注入在医用钛及其合金表面改性中的应用

钛及其合金因具有较好的耐蚀抗磨性、生物活性、生物相容性以及在生理环境中的无毒性,成为医用领域中最常用的一种金属材料。但是,钛及其合金自身无抗菌性,表面摩擦因数大,抗塑性剪切能力低,且长期服役中易被环境污染和易于磨损失效,这些特性在一定程度上限制了其应用领域的扩展。因而,学者常采用离子注入技术对医用钛及其合金进行表面改性,以提升其表面性能,延长其制件服役寿命和扩展材料应用范围。研究表明,单一元素离子注入对提升钛及其合金的医用性能不够理想,因而学者采用金属+非金属、金属+金属离子进行复合注入,旨在提升改性层减摩抗磨、耐蚀性能的同时,增强改性层的生物活性及服役过程中的抗菌性。另外,对现有研究展开分析与综述后,提出了对医用钛及其合金的离子注入改性,将朝着进一步深入理论、模拟研究,多复合离子(特别是金属+金属+非金属复合离子)注入研究,高性能离子注入设备研发及其离子注入参数拟定与优化等方面发展。     

Gd掺杂强化(Cu56Zr44)1–xGdx合金非晶形成能力及摩擦学性能

目的 通过稀土元素掺杂Cu-Zr非晶合金,开发远离典型共晶型合金Cu-Zr共晶点的新型非晶合金,探索性能优异的生物质燃油新能源汽车新型活塞材料.方法 采用单辊旋淬法制备了(Cu56Zr44)1–xGdx(x=0,0.01,0.05,0.09)试样,通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜对试样的物相结构和形貌进行分析,通过量热分析仪和纳米压痕仪对试样的热力学性能以及力学性能进行研究,在乙醇汽油稀释机油润滑下检测试样的摩擦学性能.结果 通过单辊旋淬法制备的(Cu56Zr44)1–xGdx试样为完全非晶组织,当锆(Gd)掺杂量从1％(原子数分数)增至9％时,(Cu56Zr44)1–xGdx非晶试样的约化玻璃转变温度Trg从0.668降至0.653,纳米硬度从8.73 GPa降至7.18 GPa,但均优于0％Gd非晶试样的0.644和6.82 GPa.在相同摩擦实验条件下,当Gd掺杂量从1％增加到9％时,(Cu56Zr44)1–xGdx非晶试样的摩擦因数和磨损率分别从0.068和1.07×10–5 mm3/(N·m)降低到0.076和1.42×10–5 mm3/(N·m),但是都优于0％Gd非晶试样的0.082和1.62×10–5 mm3/(N·m),更是远低于ZL109铝合金的0.095和75.47×10–5 mm3/(N·m).结论 Gd掺杂能有效地增强体系的非晶形成能力(GFA,Glass forming ability)和力学性能,极大地改善体系的摩擦学性能,且在掺杂1％Gd时,性能达到最佳.(Cu56Zr44)1–xGdx非晶合金的减摩抗磨性能也远优于活塞常用材料ZL109铝合金.