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。     

碱液处理诱导钛合金基体表面沉积磷灰石层

改变碱液处理条件和基体材料,考察了这些参数对钛合金诱导磷灰石能力的影响。结果表明：经过碱液处理钛合金表面形成了多孔网状,带负电荷的二氧化钛水凝胶层,在过饱和的模拟体液中可沉积出骨状磷灰石层;随碱液浓度、温度和处理时间境加,凝胶层的孔径和厚度增加,诱导形成磷灰石的能力增强;不同基体材料的诱导能力为：Ｔｉ〉ＴＣ４,Ｔｉ７５〉ＴｉＺｒ。太合金碱液处理后可在模拟体液中沉积出磷灰石层,因此碱液处理使钛合金表     

生物医用TLM钛合金毛细管的电化学抛光研究

本研究采用机械搅拌直流法对TLM钛合金毛细管进行电化学抛光,用激光扫描共焦显微镜分析了TLM钛合金毛细管的表面粗糙度及表面形貌,并对其进行电化学腐蚀性能的测试。研究了不同操作条件和工艺参数对合金表面抛光质量的影响,并确定了最佳的电解抛光工艺参数及操作条件。     

碱液处理钛合金表面软复合磷酸钙层

钛合金（Ti6Al4V)经过NaOH碱液处理后表面形成了多孔网状、弱结晶的钛酸钠凝胶层；随碱液浓度和处理时间增加，孔的尺寸增加。钛酸钠凝胶层可在快速钙化溶液中诱导沉积出（002）取向的磷酸八钙和／或磷灰石；而在模拟体液中诱导沉积出无取向的骨状磷灰石。碱液处理条件和钙磷溶液的离子种类、浓度和pH值是影响钛合金软复合磷酸钙层成分和沉积速度的两个因素。     

医用低刚度β型钛合金的研发

近年来 ,医用钛合金的研发趋势是开发具有良好机械加工性能的无毒无过敏元素的低刚度 β型钛合金。日本研究者根据纯细胞毒性、极化抗力数据、生物医用金属材料和纯金属的生物相容性 ,确定了无毒元素为Nb、Ta和Zr。他们根据Morinaga等人开发的d电子合金设计法确定候选合金成分 ,根据 3次电弧熔炼的实验室规模铸锭 (约 45 g)拉伸试验结果 ,开发了医用低刚度 β型钛合金Ti 2 9Nb 13Ta 4 6Zr ,并研究了该实用型合金的机械性能和生物相容性。熔炼与加工　 2 0kg级Ti 2 9Nb 13Ta 4 6Zr铸锭采用悬浮铸造法制备。铸锭先在95 0℃后在 85 0℃下…     

热处理对TLM钛合金管材组织及力学性能的影响

采用规格为Ф4.0 mm×0.3 mm冷轧TLM(Ti-25Nb-3Zr-3Mo-2Sn,TLM))合金细径薄壁管材,分别在660,720℃进行固溶处理以及对720℃固溶态管材在510℃进行时效处理,利用金相显微镜、XRD、室温拉伸及断口观察分析了固溶、时效对管材组织、力学性能的影响。不同固溶态管材均为等轴组织,随着固溶温度升高,平均晶粒尺寸增大。相变点以上的固溶组织由β相和α'相组成,相变点以下固溶组织还有少量α相。时效过程中,针状的α相在晶界析出更快,合金相变化过程为β+α'→β+α'+α→β+α,时效时间大于3 h时,α相的析出使应力-应变曲线的"双屈服"特征减弱;随着时效时间的延长,抗拉强度、屈服强度及弹性模量升高,而延伸率降低。综合分析表明:720℃+510℃,3 h时效态具有较好的综合力学性能。     

近β型钛合金透平叶片的开发

T_1-6Al-4V透平叶片已经实用化,但为了进一步提高透平效率,使其更小型化,就有必要采用比Ti—6Al—4V更轻,强度更高的钛合金.另外,为了降低产品的加工成本,要选用可进行近净形加工的热加工性能好的钛合金.目前最有希望的合金是Ti—10V—2Fe—3Al     

生物医用β型钛合金de设计与开发

介稳定β型钛合金具有低密度、高比强度、低模量、耐蚀、易加工且生物相容性优良等特点,已成为外科植入件优选的替代材料。本文重点介绍了用于人体硬组织修复与替代材料的介稳定β型生物医用钛合金的设计、熔炼、加工、热处理、显微组织以及表面改性等方面应注意的问题和最新研究进展,并指出了未来的研究发展方向。     

医用植入物β型钛合金的力学相容性

β型钛合金具有强度高、低模量、无细胞毒性而备受关注.从医用植入物β型钛合金与人体骨骼的力学相容性角度,系统地阐述了β型钛合金的力学性能、合金化、热机械加工处理、组织和性能的关系,并结合当前国内外的研究现状,总结了医用植入物β型钛合金的发展方向.     

生物医用近β钛合金TLM表面官能化的研究

在新型近β钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-15Nb(TLM)表面用溶胶-凝胶法镀上一层TiO2薄膜,在500～1000℃热处理后,将薄膜分别用过硫酸钾溶液、双氧水/硫酸混合溶液、双氧水/盐酸混合溶液3种溶液处理以在薄膜表面引入活性OH.研究了3种不同溶液的处理效果以及处理时间对薄膜表面引入OH的影响.检测结果表明,3种溶液处理后均能在薄膜表面引入OH.双氧水和硫酸溶液及双氧水和盐酸溶液处理3 h后OH-密度就可达到峰值,而过硫酸钾溶液处理5 h后OH-浓度才能达到峰值,过硫酸钾溶液处理效果最好,其余两种溶液处理效果基本相同.薄膜表面引入OH-后,对蒸馏水的接触角降低,亲水性更好.     

新型医用TLM钛合金管材加工工艺及性能研究

选择同样规格管坯进行了：①变形量ε分别为15％，28％，34％，40％的冷轧变形实验；②Q值为0．86，1．15，2．62的冷轧变形实验；③加热温度分别为680，715，730，820℃，均保温1h的中间退火实验；④5种热处理工艺制度实验；⑤冷轧和拉拔2种不同加工方式实验。实验后用10％HF＋30％HNO3＋60％H2O酸洗液对管材表面进行处理，之后测试管材的力学性能。结果表明，该合金的变形量（ε）应选在30％～35％之间，Q值控制在2以下；中间退火温度应选在相变点以上，此时可获得最高的合金塑性，具有优良的冷加工性能；最终热处理应先在750℃固溶处理，然后再在510℃时效处理4h可以得到塑性和强度匹配良好的管材。另外，采用轧制方法生产出的管材强度较高，塑性较低，表质量好，而采用拉拔方法生产出的管材塑性较高，强度略低，表面光洁度差。     

近β型TLM钛合金细径薄壁管材力学行为研究

利用冷轧与中间退火获得近β型TLM钛合金细径薄壁管材,并通过OM、XRD、SEM及拉伸试验对合金与相/组织相关的力学行为进行研究。结果表明:冷轧组织由β相和应力诱发马氏体(SIMα?)组成,表现出强烈的非线性弹性变形行为;单β相的退火组织具有与应力诱发马氏体相变相关的"双屈服"行为。冷轧组织中的SIMα?相及复杂的变形亚结构与其非线性弹性行为相关,而并没有给予塑性明显的贡献。尽管退火态组织经冷轧后塑性大幅降低,但两种组织均为韧性断裂,表明TLM合金较宽的塑性调控范围使其具有深度冷变形加工的潜力。     

超细晶TLM钛合金复合板材的组织与性能

采用包套冷轧技术制备出了超细晶TLM钛合金复合板材,分别通过金相显微观察、XRD分析、SEM电镜观察、TEM观察及拉伸性能检测等方法研究分析了热处理及加工方式对合金板材组织及性能的影响,以及复合板材的相变、微观组织的变化规律及力学性能。结果表明:610℃退火及冷轧制备的板材表面质量及性能最佳;2层至8层复合板的晶粒细化达到了80~300 nm,弹性模量为62~70 GPa,抗拉强度达到了995~1050 MPa。4层及8层超细晶复合板组织变形均匀,界面达到了很好的交叉型机械结合。     

骨科植入用TLM钛合金的相转变与力学性能

研究骨科植入用TLM钛合金的相转变过程及其对合金力学性能的影响.结果表明,TLM钛合金固溶后的显微组织为β相和少量细长的α"相,合金经低温300℃至500℃时效的过程中,α相的形成经历β→ω→α、α"→α 2个过程,微观组织揭示出α"马氏体对亚稳ω-相的形成具有一定的阻碍作用.同时TLM钛合金中相结构对降低弹性模量的程度由大到小的顺序为:ω＞α"＞α;相结构对提高强度的作用由大到小的顺序为:ω＞α＞α";而相结构对延伸率的提高由大到小的顺序为:α"＞α＞ω.     

近β钛合金TLM表面处理后表面特性分析及对成骨细胞粘附的影响

采用微弧氧化(MAO)方法对近β钛合金Ti-5Zr-3Sn-5Mo-15Nb(TLM)表面进行处理,分析其表面特性变化,并观察成骨细胞在其表面的早期粘附.结果显示微弧氧化处理可以在TLM表面形成一层多孔生物活性氧化层,增大其表面粗糙度并提高其表面湿润性和表面能,该效应与微弧氧化电压有关.此外,电解液中的Ca和P可以被整合到表面氧化层中且其含量随微弧氧化电压升高而增加.体外细胞培养实验发现成骨细胞在微弧氧化表面的早期粘附明显高于抛光表面.     

近β钛合金减振性能的应用

钛合金根据材料组织不同可分为α、β β和β合金,其马氏体相变与相组成有关。α”马氏体相与钢的不同,是一种软相,显示出不同于钢的行为．若使合金中β稳定元素数量增加,就容易析出α"相． Ｔｉ－６ＡＩ－２Ｓｎ－４Ｚｒ－６Ｍｏ（６２４６是一种近β型合金,β相交点比Ｔｉ－６－４合金低５０Ｋ为１２２０Ｋ比重４．６８,低温下在β相中析出α相的双相组织,强度可达１２００ＷＰａ以上．固溶处理的６２４６合金的屈原强度很低,杨氏模量比时效材的小．电阻的室温数值随热处理温度提高而增加,在β转变点以上大致保持一定值．液氮中…     

生物医用型β型钛合金的设计与开发

介稳定β型钛合金具有低密度、高比强度、低模量、耐蚀、易加工且生物相容性优良等特点，已成为外科植入件优选的替代材料。本文重点介绍了用于人体硬组织修复与替代材料的介稳定口型生物医用钛合金的设计、熔炼、加工、热处理、显微组织以及表面改性等方面应注意的问题和最新研究进展，并指出了未来的研究发展方向。     

生物用β型钛合金的开发

最近几年,钛合金作为替代人体硬组织用生物材料得以广泛的应用．但是,现有的钛及钛合金在力学及生物相容性方面,钛和钛合金虽比不锈钢及Ｃｏ－Ｃｒ系合金等其它金属生物材料的弹性模量低,接近人骨的弹性模量,但α型及α十β型钛合金仍比具有代表性的硬组织致密骨的弹性模量要大,在此使用弹性模量低的β型钛合金较为适宜．最近,不含有毒元素构成的β型生物用钛合金的开发较为盛行．以下就此开发动向加以概述．１生物用β型钛合金种类 目前已开发或正在研制的生物材料如下表所示．（是已作为生物材料使用的合金）表中大致可以分为台高…     

高强近β型钛合金电子束焊的焊后热处理

论述了高强近β型钛合金电子束焊的焊后热处理对显微组织、力学性能和断裂特性的影响.随着焊后热处理温度的提高,将引起母材和焊接接头β晶粒中α沉淀相的粗化,并促使在β晶界处粗大的、更加连续的α相的长大.与显微组织的变化相一致,高的焊后热处理温度促进了母材及焊缝区硬度和强度的下降和韧性的提高.并在570℃/24 h,AC时效时达到最佳强韧性匹配.之后,随着时效温度继续升高,韧性反而会降低.