医用镍钛合金表面涂覆技术研究概述

镍钛(NiTi)合金因其优异的形状记忆和超弹性性能,良好的耐腐蚀性和生物相容性,在生物医学领域得到了广泛应用。为了避免直接使用可能出现的生物不相容和细胞毒性,采用表面涂覆技术在合金表面涂覆纳米到微米量级厚度的功能薄膜,使其具有比基体更优良的生物相容性、抗腐蚀性和耐磨性等特殊功能。表面涂覆技术与其它表面改性技术相比,具有约束条件少、技术类型广、材料选择空间大等优势,目前应用最为广泛。对电化学沉积、等离子喷涂、磁控溅射、溶胶凝胶法、浸涂技术制备的涂层微观结构、力学性能和耐腐蚀等性能进行综述,并分析各技术的优缺点。随着涂覆技术的发展及制备涂层性能的进一步提高,NiTi合金在牙齿矫正丝、人工关节骨茎、血管成形环等多种医疗领域中的应用将更加广泛和深入。     

细小等轴α相对Ti-55531合金静态再结晶行为的影响

初始等轴组织Ti-55531合金在相变点以上经过0.01、0.1、1 s~(-1)不同应变速率的等温压缩变形,随后进行750℃×5 min/AC热处理。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了后续热处理时变形α相和基体β相的静态再结晶机理。结果表明,随着应变速率的升高,残留等轴α相的含量增加。变形合金中拉长α相在经过热处理后有球化现象,同时在强度相对较高的拉长α相端部的基体β相中,位错储能较高,有助于β相再结晶形核和空冷过程中局部高密度次生α相析出。     

B粉对分步法制备MgB2超导体的影响

通过分步反应法,利用晶态B粉和无定形B粉分别与Mg粉反应制备了MgB2超导体。其中分步反应法的第1步采用不同状态的B粉与Mg粉按原子比Mg:B=1:4混合,对于掺杂的样品另加5%,8%(质量分数)的SiC,采用900℃,30min或800℃,1h进行高温热处理。第2步是补充Mg粉,使Mg:B=1:2,均混的粉末经装管拉拔后进行第2步750℃,2.5h热处理。通过XRD、SEM研究样品的相组成、微观结构。采用标准四引线法测定了样品的I-V曲线。结果表明:晶态B粉与Mg粉可在第1步的热处理过程中生成大量低反应活性的MgB4。从微结构分析发现晶态B粉制备的样品具有更好的晶粒连通性,从而也得到了更稳定的I-V关系曲线。     

Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr合金α相的析出行为及其对断裂机制的影响

对Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-1Zr合金在580℃进行不同时间(0,5,15,60 min)的时效处理,研究了α相的析出行为及其对合金拉伸断裂机制的影响。结果表明:随着时效时间的延长,从试验合金基体β相中先后析出三角形或V字形、树枝状和集束状形貌的α相;不同形貌α相与β相均保持Burgers取向关系;在拉伸变形过程中,三角形形貌α相组织中的位错集中在大尺寸条状α相中,裂纹沿优先变形的α相萌生;树枝状形貌α相组织中的位错集中在相互平行的条状α相中,裂纹沿主干α相萌生而形成准解理面;集束状形貌α相组织中的位错在条状α相间的β相中激活,裂纹沿高角度β/β相界面萌生而形成光滑解理面。     

镁扩散制备Pr6O11掺杂的 MgB2块体临界电流密度和磁场性能研究

采用镁扩散方法制备了Pr₆O₁₁纳米颗粒添加的MgB₂超导块体,研究了Pr₆O₁₁掺杂对其临界电流密度(J_c),不可逆磁场(H_irr)和上临界磁场(H_c2)的影响。实验结果表明Pr₆O₁₁纳米颗粒掺杂明显提高了块体的J_c,H_irr和H_c2,但没有降低其超导转变温度T_c。在20 K自场条件下,质量比为1 wt.% Pr₆O₁₁掺杂的MgB₂块体的J_c较没掺杂样品提高了将近5倍, J_c=3.61×10₅A/cm₂。在10 K温度下,MgB₂块体H_c2 和H_irr较没掺杂样品分别提高了1.9 T and 2.6 T。同时讨论了Pr₆O₁₁纳米颗粒掺杂对MgB₂块体的电性能和磁通钉扎机制的影响。     

微观组织对Ti-0.2Pd钛板材耐腐蚀性的影响

在工业纯钛中加入0.2％钯制备的Ti-0.2Pd钛合金具有优异的耐腐蚀性,但是其结构件在实际应用中仍存在缝隙腐蚀或点蚀现象.研究了结构件用板材轧制面、横截面和纵截面的微观结构及耐腐蚀性能,并分析了微观组织和晶体学取向对板材耐腐蚀性能的影响.结果表明:具有基面织构轧制面的自腐蚀电流密度最小,腐蚀速率最低,容抗弧半径最大,...     

Superconducting Properties of Ti3SiC2-Doped Bulk MgB2 Superconductor

研究了Ti3SiC2掺杂对MgB2的晶格参数(a)、微观结构、超导转变温度(Tc)和临界电流密度(Jc)的影响。随着Ti3SiC2掺杂量的增加,晶格参数a逐渐变小,表明了C进入晶格代替B位的发生。随着掺杂量的增加,超导转变温度Tc从37.15K降低到36.55K。利用Bean模型通过M-H磁滞回线计算了样品的Jc值。结果表明,在低场区域,未掺杂样品的Jc值高于Ti3SiC2掺杂样品的Jc值。然而随着磁场的进一步增大,适量掺杂的样品Jc值得到提高。     

烧结温度对MgB_2超导线材微观结构及超导电性的影响

使用干燥的B粉和Mg粉,采用分步反应法制备了SiC(40～45 nm)掺杂的MgB2/Nb/Cu超导线材。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜,研究了不同烧结温度对所制备样品的相组成、微观结构的影响。采用标准四引线法测定了样品的电阻温度曲线。结果表明:热处理温度对线材的微观结构有显著影响,适宜的热处理温度可提高C原子实际进入晶格取代B原子的数量。在750℃×2 h,C原子替代B的取代分数达3.73%。分步反应法制备MgB2超导线材可有效地引入B位C掺杂,从而提高线材在高磁场下的载流能力。     

分步反应法制备SiC掺杂MgB2超导线材的研究

以干燥的B粉和Mg粉为原料,采用分步反应法制备了SiC(40～45μm)掺杂的MgB2/Nb/Cu超导线材.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了在650℃热处理温度下不同掺杂量对所制备样品的相组成、微观结构的影响.采用标准四引线法测定了样品的电阻温度曲线,结果表明,当该工艺第二步热处理温度为650℃时,反应不完全,应适当升高温度;同时高SiC掺杂量有利于在MgB2线材中引入更多B位C掺杂,表现为Tc略有降低,从而提高了其磁通钉扎特性.     

超细α相析出对Ti-55531合金力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射和透射电镜等研究了Ti-55531合金经890℃固溶2 h后再经过单级时效(580℃×1～12 h)和双级时效(400℃×12 h+580℃×1～12 h)处理后α相的析出粗化行为,并探讨了α相形貌对其室温拉伸力学性能的影响。结果表明:固溶合金组织包含β相和纳米无热ω相,裂纹主要沿着β相内滑移带扩展,导致准解理面的形成,合金强度较低,为755 MPa;而单级时效合金组织由微米条状α相、晶界α相和β相组成,空洞沿着晶内长条α相形核并连接成准解理面,强度和伸长率分别为1352 MPa和5. 3%;双级时效合金由纳米条状α相、晶界α相和β相组成,脆性裂纹主要沿β晶界扩展,强度高达1648 MPa,伸长率仅为1%。