生物医用TLM钛合金的水热法表面改性

对Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo合金(TLM钛合金)进行水热处理,温度为100~200℃。X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜和X射线光电子能谱分析表明,TLM钛合金经140~200℃水热处理后,表面形成了由氧化钛和氧化铌纳米颗粒(尺寸80~100 nm)组成的、含有较多羟基的薄膜。140℃以上水热处理TLM试样的亲水性和表面能升高,表面能以极化分量为主。在无钙Hank’s平衡盐液中的动电位极化实验表明,水热处理TLM试样的耐蚀性高于抛光试样。水热处理有利于改善TLM钛合金的生物相容性。     

45钢双层辉光等离子渗铌的组织及摩擦性能

采用双层辉光等离子表面合会化技术对45钢进行表面渗铌处理,用OM、SEM和XRD分析了渗铌层的显微组织、化学成分及其相组成,测试了渗铌合金层的显微硬度和表面耐磨性.结果表明,经过离子渗铌处理后可获得约10μm的表面合金层;渗层中铌含量随渗层深度呈梯度变化,渗层与基体结合牢固;XRD表明其表面形成Nb、Fe2Nb、NbC和Nb2C等相.摩擦磨损试验表明,铌的渗入使45钢基体摩擦系数由0.80左右降到了0.15,磨损失重仅为基体的18%,大大提高了耐磨性能.     

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。     

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.     

TLM钛合金表面白蛋白涂层的制备及抗凝血性研究

为提高医用钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb的抗凝血性能,首先通过溶胶-凝胶法在其表面制备一层TiO2薄膜,再将该TiO2薄膜活化处理,最后通过静电自组装法将牛血清白蛋白固定在TiO2薄膜表面形成抗凝血涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和接触角测试仪研究了该抗凝血涂层的相结构、表面微观形貌和亲水性特征,并通过动态凝血时间法和血小板黏附实验对比研究了白蛋白修饰前后Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金的抗凝血性能。结果表明,经白蛋白表面修饰处理后,Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金的抗凝血性能得到了明显的改善。     

双辉等离子Cr-Si共渗改善γ-TiAl基合金耐磨性能的研究

采用双辉等离子表面冶金技术在y-TiAl基合金表面实现了Cr-Si共渗.利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)分析了Cr-Si共渗层的形貌、化学成分及相结构;采用显微维氏硬度计测试了渗层硬度;通过无润滑条件下的球-盘式摩擦磨损实验研究了Cr-Si共渗处理对γ-TiAl基合金表面耐磨性能的改善状况.结果表明:共渗处理后合金表面出现了三个亚层;共渗层内元素含量连续过渡,渗层与基体实现冶金结合,合金表面硬度提高至HV0.11200～1250;与基体相连的过渡层强韧性兼备,有效改善了合金的耐磨性能.     

合金化热镀锌钢板的应用

一、前言合金化热镀锌钢板(以下简称合金化板)是一种新型的镀层材料。这种镀层是当热镀锌带钢从锌锅拉出后,锌层凝固之前,通过合金化炉(Selas炉),经过加热扩散处理而形成的。经过合金化处理的热镀锌板,外部纯锌层已全部转化为含铁量7一13 %的铁锌合金层,其表面已失去了固有的锌     

Ti6Al4V合金热浸铝研究

采用热浸镀法在Ti6Al4V合金表面制备出TiAl3金属间化合物涂层,并在不同温度下对浸镀后的试样进行热扩散处理.通过XRD、SEM等分析手段对涂层结构和成分进行测试分析,探讨涂层形成机理.结果表明:Ti6Al4V合金经750℃ 5 min热浸铝后,在其表面形成了由纯铝和TiAl3组成的涂层,TiAl3合金层厚约1.5 μm;经550℃退火5h后,TiAl3含量增多而纯铝层含量则相应减少,纯铝层几近消失,合金层厚度约为40μm,涂层致密;经930℃退火5h后,表面的涂层转化为单相的TiAl3,产物纯净,但涂层中出现了较多的孔洞,自涂层表面到钛合金基体,孔洞浓度呈梯度变化.     

振动研磨工艺对QAl10-4-4合金的表面组织及性能的影响

研究了振动研磨工艺对涡轮用QAl10-4-4合金组织和表面性能的影响.结果表明:振动研磨处理后,QAl10-4-4合金产生了从研磨表面至心部硬度逐渐降低的硬化层,表面硬度提高约20%;相对于未研磨处理的QAl10-4-4合金,经振动研磨处理后,合金处于表面压应力状态,表面残余应力提高约300MPa,表面粗糙度明显降低,表面摩擦因数显著下降,耐磨性显著提高.工程实际应用结果表明:使用振动研磨工艺处理QAl10-4-4合金蜗轮提高整机的传动效率超过20%.振动研磨后,材料表面综合性能的提高与表层组织细化有直接关系.     

高铌TiAl基合金热变形组织的均匀化

研究了热加工和热处理对大尺寸高铌TiAl基合金组织均匀化的影响.结果表明,两次包套锻造能够有效地破碎大尺寸高铌TiAl基合金铸态组织.锻造过程中,铸态组织发生较大程度的动态再结晶,合金锻后组织经过热处理未出现残留的粗大的片层组织.合金在凝固中由于偏析形成的高温β相通过热加工和随后的热处理得到了有效的消除,热处理后所获的双态组织均匀且细小.     

45钢双层辉光等离子渗Nb的组织及摩擦性能研究

 采用双层辉光等离子表面合金化技术对45钢进行表面渗Nb处理,用OM、SEM和XRD分析了渗Nb层的显微组织、化学成分及其相组成,测试了渗Nb合金层的显微硬度和表面耐磨性。结果表明：经过离子渗Nb处理后可获得约10μm的表面合金层;渗层中Nb含量随渗层深度呈梯度变化,渗层与基体结合牢固;XRD表明其表面形成Fe3Nb3C,Fe2Nb,NbC和Nb6C5等相。摩擦磨损试验表明：Nb的渗入使45钢基体摩擦系数由0.80左右降到了0.15,磨损失重仅为基体的18%,大大提高了耐磨性能。     

单晶高温合金DD6表面渗碳处理组织研究

对单晶高温合金DD6进行表面渗碳处理,采用SEM、TEM研究了DD6合金渗碳层组织,运用EDS与SAD分析了渗碳层内碳化物的类型。结果表明,表面渗碳处理后,在渗碳层γ相内析出大量细小的MC型碳化物,与合金名义成分相比,其化学成分富含铌、钽和钼,而铝和镍含量较低。该碳化物呈块状析出,尺寸约为0.1μm,弥散分布在渗碳层区域内。由于碳化物的析出,渗碳层区域内的γ′相不能保持完整的立方化形态。渗碳处理温度越高,渗碳层深度越大。MC碳化物与基体γ相之间存在[001]MC∥[001]γ,(200)MC∥(200)γ的晶体学取向关系。     

铌和铌合金在真空高温下的氧化现象

用金相、电解分离及X射线分析、电子探针和电子衍射分析方法,研究了铌和铌合金(Nb-1Zr,Nb-10W-1Zr-0.1C)在真空中≥1000℃热处理和力学试验过程中,受氧沾污的现象,以及其对组织结构和力学性能的影响。试验结果表明:尽管是在真空度为10~(-5)mmHg,由于铌和铌合金具有强烈的吸气性,它们有时仍被漏进真空炉中的氧严重地沾污。铌的受沾污层由氧在铌中的间隙固溶体及沉淀相NbO组成。含少量锆的铌合金中,伴随着氧向内扩散,易出现内氧化,而形成起弥散硬化作用的ZrO_2相。含碳的铌合金,若在高温下受氧沾污,易产生脱碳现象。     

AZ91D镁合金表面电弧喷涂/微弧氧化复合陶瓷涂层结构组成与耐蚀性研究

通过一种新的电弧喷涂/微弧氧化(EASP/MAO)复合工艺,在AZ91D镁合金表面制备了复合陶瓷涂层。电弧喷涂处理试样在430℃下进行了热扩散处理后,在以硅酸盐碱性电解液体系中进行微弧氧化处理。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对复合涂层表面和截面形貌、元素和相组成进行了分析,利用CS2350双单元电化学工作站对涂层试样在3.5%NaCl溶液中的动电位极化曲线进行了测定。结果表明:在430℃、氩气保护氛围下,保温热扩散处理2 h后,在基材与喷涂铝层间形成了热扩散层,扩散层由Al3Mg2和Al12Mg17两相组成。由于电弧喷涂铝涂层存在较多的表面缺陷,其对AZ91D镁合金基材只能起到有限的保护作用。经微弧氧化处理后,电弧喷涂铝涂层表面形成氧化铝陶瓷层,主要由α-Al2O3和γ-Al2O3两相组成。跟AZ91D镁合金基体相比,经微弧氧化处理10,20 min后的试样在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位分别正移到-0.8279,-1.0570 V,较基体约分别提高770,550 mV,腐蚀倾向降低,基体的自腐蚀电流密度为经过微弧氧化处理10 min后试样的4.1倍,为经过微弧氧化处理20 min试样的460.6倍。     

Ti-44Al-8Nb-1B合金在700℃下的氧化行为

对全片层结构的γ-TiAl基合金Ti-44Al-8Nb-1B在700℃大气环境中的表面氧化行为进行了系统的研究。研究发现,这种高铌合金表面形成的氧化层由TiO2和Al2O3混合构成。这种高Nb合金的表面氧化导致了室温塑性的明显降低,但强度指标变化不大。相对于单纯手动抛光,手动+电解抛光能够适度提高合金表面的氧化抗力,但这种提高并未带来拉伸性能的增加。研究还发现,1 000 h氧化后,样品表面的硼化物和晶界表现出较片层晶团严重的氧化行为,分析认为这分别是硼化物缺铝和在晶界各种元素扩散较快的缘故。     

减振合金

摘自《日經》,5(1989),15,105～107. 减振合金是目前深受各界重视的新型功能材料,有复相型(如铸铁、锌铝合金)、铁磁型(铁铬铝系、纯铁系等)、位错型(镁及其合金等)、孪晶型(锰铬系,钛镍系),除这四种典型合金之外还有表面形成晶间腐蚀层的表面处理奥氏体不锈钢,通过特殊轧制使表面形成多孔层的碳素钢,以及烧结多孔材料(如Fe-C-Si系)。但目前应用较广的还是减振复合钢板。减振材料的重要指标有:①固有衰减率SDC,②对数衰减率δ,③内耗Q~(-1)和④损失系数η。减振合金的典型应用有音响制品、精密仪器、汽     

高碳铌钨合金HCNb521的生产工艺研究

对高碳铌钨合金HCNb521烧结条进行二次电子束熔炼,以控制合金的碳、锆及气体含量。分析了熔炼锭高温退火处理后的显微组织,并对比了高碳铌钨合金HCNb521及普通铌钨合金Nb521板材的力学性能。研究结果表明,碳含量的增加使铌钨合金中形成较多的第二强化相,提高了铌钨合金的强度;电子束熔炼可有效地控制铌钨合金锭坯的成分含量;高碳铌钨合金的材料力学性能较普通铌钨合金稍有提高。     

等离子表面Cr-Si合金化改善TiAl基合金高温抗氧化性能的研究

利用等离子表面合金化技术,在TiAl基合金表面实现了Cr-Si二元共渗。通过SEM、EDS、XRD检测合金渗层的形貌、合金元素含量与相结构,并研究了合金化处理对TiAl基合金高温抗氧化性能的改善效果。结果表明,合金渗层组成相为Cr3Si及Laves相TiCr2,过渡层物相主要为Al8Cr5与Al3Ti,合金层内Cr、Si元素含量呈梯度分布;经高温氧化后合金渗层表层形成致密CrO2,内层形成连续Al2O3阻隔层,其氧化动力学曲线呈典型的抛物线型。     

石墨烯含量对陶瓷层微观结构及耐蚀性能的影响

通过在Na_2SiO_3-KOH基础电解液中加入石墨烯添加剂,研究了石墨烯含量对镁锂合金表面含碳陶瓷层形貌、物相组成以及厚度等的影响。采用电化学极化曲线和阻抗谱方法研究了镁锂合金表面含碳陶瓷层在3. 5%NaCl溶液中的腐蚀过程。其结果表明,随着石墨烯含量的升高,含碳陶瓷层表面微孔分布趋于均匀,其陶瓷层厚度和致密性也得到明显的提高。含碳陶瓷层主要由SiO_2,Mg_2SiO_4以及MgO物相组成,而石墨烯则以机械形式弥散分布于表面陶瓷层中。在3. 5%NaCl溶液中浸泡30 min后,未添加石墨烯制备的陶瓷层自腐蚀电流密度为3. 12×10~(-6)m A·cm~(-2),自腐蚀电位为-1. 623 V;而当石墨烯含量为10 ml·L~(-1)时,制备的含碳陶瓷层自腐蚀电流密度和自腐蚀电位则分别降低到2. 69×10~(-7)mA·cm~(-2)和-1. 568 V。阻抗谱数据表明陶瓷层的阻抗模值随着石墨烯含量的升高呈现出先增加后降低的趋势,且陶瓷层的耐蚀性主要由致密层特性决定。     

表面化学处理与TiFe合金的活化

研究了在酸、碱、盐溶液中处理后TiFe合金的表面特性和活化性能。试验发现:HCl、NaOH、NiSO_4、MnCl_2、MmCl_3溶液处理均可有效地改善TiFe合金表面性状,使其在常温下得到活化,而CuSO_4无明显作用。X射线光电子谱、X射线衍射谱和电镜能谱分析表明:在酸、碱、盐溶液中处理,TiFe合金表面分别发生了不同程度的腐蚀、充氢、置换和离子交换,破坏了TiFe表面的氧化膜,使表面的成份发生了改变,形成新的催化中心,促进了TiFe的活化。CuSO_4处理的作用尚待研究。