Ti-6Al-3Nb-2Zr-0.8Mo合金的焊接性评价

针对Ti 6Al 3Nb 2Zr 0.8Mo合金及其配套焊接材料,通过大量的试验研究,对其焊接工艺性能、焊接接头的抗裂性能、常规力学、断裂力学、应力腐蚀性能等进行了评价。结果表明:Ti 6Al 3Nb 2Zr 0.8Mo合金焊接性能优良,是一种优良的船用结构钛合金。     

先进的高温钛合金Ti—1100

美国于80年代研制成功的高温钛合金Ti—1100的成分为Ti—6Al—2.75Sn—4.0Zr—0.4Mo—0.45Si—0.7O_2—0.2Fe。该合金实际上是Ti—6242Si的发展型,其最高使用温度接近593℃,比Ti—6242Si约高53℃。Ti—1100是一种近α合金,最佳加工工艺是β锻+直接稳定时效,其蠕变和拉伸性能对锻造工艺参数,如温度、冷却率、最终时效温度不太     

生物医用亚稳β钛合金的研究进展EI北大核心

钛及钛合金具有高比强度、低的弹性模量、无磁性以及优异的生物相容性和耐腐蚀性能等特点,被认为是理想的生物医用金属材料。以无毒性的Nb,Mo,Ta,Zr和Sn等作为主要合金化元素,并具有更低弹性模量的亚稳β型钛合金是新一代医用钛合金材料的重点发展方向。本文综述了生物医用钛合金的基本特性和发展概况,并以Ti-Nb基医用钛合金为例,介绍了新型亚稳β生物医用钛合金的成分设计方法、合金化原理、研究现状和制备技术。最后指出进一步降低弹性模量,提高强度、疲劳性能和功能特性等综合性能是生物医用β钛合金重点的发展方向,今后可以针对合金化元素的交互作用机理、合金成分设计与组织性能调控方法以及微观力学机制等问题开展深入研究。     

生物医用亚稳β钛合金的研究进展

钛及钛合金具有高比强度、低的弹性模量、无磁性以及优异的生物相容性和耐腐蚀性能等特点，被认为是理想的生物医用金属材料。以无毒性的Nb, Mo, Ta, Zr和Sn等作为主要合金化元素，并具有更低弹性模量的亚稳β型钛合金是新一代医用钛合金材料的重点发展方向。本文综述了生物医用钛合金的基本特性和发展概况，并以Ti-Nb基医用钛合金为例，介绍了新型亚稳β生物医用钛合金的成分设计方法、合金化原理、研究现状和制备技术。最后指出进一步降低弹性模量，提高强度、疲劳性能和功能特性等综合性能是生物医用β钛合金重点的发展方向，今后可以针对合金化元素的交互作用机理、合金成分设计与组织性能调控方法以及微观力学机制等问题开展深入研究。     

生物医用钛合金材料的研究、开发与应用

生物医用材料及制品是近30年来发展起来的一类技术附加值最高的高新技术产品,其作用药物不能替代。近10年来,生物材料和制品的世界市场增幅百分率一直保持在两位数左右,发展趋势可与汽车和信息产业相比,正在成长为世界经济的一个新的支柱性产业,而生物材料的研发已成为世界研究热点。钛合金是一种继不锈钢、钴铬合金和TiNi形状记忆合金之后可用于人体软、硬组织修复与替代较理想的外科植入物用首选材料,它先后经过了第一代材料纯钛(α型)和Ti6Al4V合金(α β型)和第二代无钒的α β型钛合金Ti6Al7Nb和Ti5Al2.5Fe以及以β型钛合金为主的第三代新型医用钛合金(如Ti-13Nb-13Zr)的发展历程,其出发点是寻找生物相容性更好(不含对人体有毒的元素)、与人体骨骼力学相容性更加匹配(降低弹性模量、减小对骨组织的“应力屏蔽“)且综合性能优良的钛合金材料。综述了国际上生物医用钛合金的研发历史和现状,重点介绍了国际上正在热点研究的新型β型医用钛合金材料的合金设计、加工制备及其组织与性能控制和在骨科与血管介入领域的应用现状,特别是介绍了我国自主开发的两种新型医用β型钛合金的研究及其相关医疗器械产品研制情况,最后指出了医疗器...     

Ti3Zr2Sn3Mo25Nb钛合金表面细晶的表征方法

采用超声冲击的方法对Ti3Zr2Sn3Mo25Nb钛合金进行表面强化，采用扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射仪、X射线衍射仪等设备对其表面细晶进行表征。结果表明：超声冲击后，钛合金表面获得了深度约为35μm的强塑性变形层；钛合金表面可观察到明显纳米级的非晶团簇和密集的滑移线，细晶形成的主要原因为位错滑移，位错滑移的主方向为<111>;超声冲击后，材料的表面残余压应力约为250 MPa,晶格常数略有降低，β相的特征峰强度变大，α相的特征峰宽度变大。     

铌基无磁定膨胀合金的某些研究

研究了两种铌基无磁定膨胀合金(Nb—30Zr和Nb—10Mo—10Ti—C—O_2合金)的组织结构及物理、机械性能。Nb—10 Mo—10 Ti一0.13 C—0.2 O_2合金成分均匀,除含有碳化物外,合金为单相固溶体。经高温处理,大块碳化物(ε相)固溶;并在冷却过程中,析出细小碳化物(Ti,Nb)(C、O_2,N),从而改善了合金的机加工性能,表面光洁度能达▽10。该合金的比重及膨胀系数的实测值与理论计算值基本相符。该合金的试验数据如下:ρ=7.95g/cm~3,α20—100℃=7.3×10~(-6)/℃,σ_b=101kgf/mm~2,δ=7％,R_c=34—35,磁化率为10~(-6)数量级,在≤200℃空气中不受氧化,且耐多种介质的腐蚀。用该合金做成陀螺马达转子外环,实用效果好。Nb—30Zr合金在1000—610℃,可从β固溶体分解出口β_2相。在610℃存在共析转变β_(Zr)→α_(Zr)β_(Nb)。α_(Zr)和β_(Nb)的膨胀系数相差较大。因此,Nb—30Zr合金的膨胀系数对组织结构的敏感性大。     

Ti3SiC2陶瓷颗粒增强铜基复合材料的组织和性能

为了考察Al,Sn,Zr,Mo合金元素对α钛合金在室温和77 K低温(液氮)下的缺口冲击韧性(冲击值Ak)的影响,采用示波冲击试验机测试了Ti-2Al,Ti-2Sn,Ti-2Zr和Ti-1Mo 4种α钛合金在室温和77K下的Ak值,并计算了表征其冲击韧性的弹性变形功、塑性变形功和裂纹扩展撕裂功.用扫描电镜观察了4种合金冲击试样断口的形貌.计算数据和显微组织表明,4种合金均显示韧性特征,4种合金元素对冲击韧性贡献的顺序为:Mo＞Zr＞Sn＞Al.     

非晶钛合金Ti60Zr10Fe5Si9Nb5Mo11的组织及生物相容性研究

通过透射电子显微镜(TEM)对快速凝固合金Ti60Zr10Fe5Si9Nb5Mo11(原子分数,%)的微观形貌进行观察发现,合金晶界模糊,一些数量的纳米粒子沿晶界分布。通过X射线衍射仪(XRD)对合金进行相分析,结果表明,合金的基体组织为非晶态,沿模糊晶界处的析出物分别为纳米的β-Ti和Ti5Si3粒子。在模拟体液中对合金的生物相容性和生物活性进行评估,结果发现,合金表面沉积物的钙磷比与人体自然骨中的磷酸盐的钙磷比1.66:1极为接近,表明其具有良好的生物相容性和生物活性。     

SPS烧结参数对Ti3Al2Mo5Nb室温及低温力学性能的影响

目的 研究SPS烧结温度、保温时间等工艺参数对Ti3Al2Mo5Nb在不同温度下力学性能的影响规律.方法 利用放电等离子烧结(SPS)技术快速烧结,得到致密度较高的Ti3Al2Mo5Nb低温钛合金,通过设置不同的烧结温度及保温时间,结合室温及77 K低温力学性能测试,对不同参数得到的合金的室温及低温性能进行表征,探究S...     

Ti-10Mo-XNb合金铸态组织和机械性能的研究

为了研究Nb元素对Ti-10Mo合金组织和性能的影响,采用钨电极熔化、离心浇注工艺制备了4种钛合金(Ti-10Mo-XNb,X=0,3,7,10),分析并测试了Nb元素对Ti-10Mo合金铸态组织和力学性能的影响.研究结果表明:随着Nb含量的增加,3种Ti-Mo-Nb合金的铸态组织和相组成发生了改变,Ti-10Mo-3Nb合金由等轴的α+β晶粒组成,Ti-10Mo-7Nb合金由等轴的β晶粒组成,Ti-10Mo-10Nb合金由少量等轴和大量枝状的β晶粒组成.另外,随着Nb含量的增加,3种Ti-Mo-Nb合金的维氏硬度、压缩强度、弹性模量降低,压缩率和抗弯强度升高,压缩断口和弯曲断口由脆性断裂向韧性断裂转变.Ti-Mo-Nb合金有望成为新型的生物医用材料.     

α钛合金在室温和低温的冲击韧性

为了考察Al,Sn,Zr,Mo合金元素对α钛合金在室温和77 K低温(液氮)下的缺口冲击韧性(冲击值Ak)的影响,采用示波冲击试验机测试了Ti-2Al,Ti-2Sn,Ti-2Zr和Ti-1Mo 4种α钛合金在室温和77K下的Ak值,并计算了表征其冲击韧性的弹性变形功、塑性变形功和裂纹扩展撕裂功.用扫描电镜观察了4种合金冲击试样断口的形貌.计算数据和显微组织表明,4种合金均显示韧性特征,4种合金元素对冲击韧性贡献的顺序为:Mo＞Zr＞Sn＞Al.     

热处理对Ti35Nb3.7Zr1.3Mo合金的组织与性能影响

依据钛合金相关设计理论设计了低弹性模量、中高强度、良好塑性的新型生物医用近β型Ti35Nb3.7Zr1.3Mo合金,研究了固溶温度和时效温度对合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着固溶温度的升高,α相逐渐溶解,合金的强度和弹性模量尚未发生明显变化。在低温时效时析出脆性ω相;随着时效温度升高,逐渐析出α相,且α相逐渐粗化;合金的强度与弹性模量先升高,达到峰值后下降;延伸率先降低后升高。合金经750℃固溶和450℃时效后综合力学性能优良,可以满足生物植入材料力学性能的要求。     

合金元素对 Nb2Mo2Si合金相平衡及Nb2 Nb 5Si 3共晶组织形态的影响

采用电弧熔炼法制备了 Nb220Si210Mo、Nb220Si210Mo23M (M = Cr , Al , Ti) (原子分数) 四种 Nb2Mo2Si基超高温合金。利用 SEM、EDS、XRD等实验技术对铸造合金的相组成与组织形态进行了观察和分析。Nb220Si210Mo 合金由铌固溶体 (Nb SS) 与βNb 5Si 3化合物两相构成 , 其铸造组织包含大量片层状共晶 (Nb SS 2βNb 5Si 3) 组织。少量合金元素 Cr (3 at %) 能够改变 Nb220Si210Mo 合金的相平衡关系 , Nb220Si210Mo23Cr 的铸造组织中不仅存在 Nb SS和βNb 5Si 3 , 而且还出现少量 Cr 2Nb相 ; 而添加合金元素 Al、Ti (3 at %) 并不改变 Nb220Si210Mo 合金的相平衡关系。添加 Cr 使 Nb SS 2 βNb 5Si 3共晶组织失去了平直片层特征 ; Al 有利于共晶组织中片层状共晶形成 ; 添加 Ti使共晶组织呈现羽毛状特征。合金化使 Nb与βNb 5Si 3的晶格常数发生变化 : Nb的晶格常数均变小; Nb220Si210Mo23Cr合金中βNb 5Si 3的 c/ a值减小 , 其它 3种合金中βNb 5Si 3的 c/ a值增大。     

生物医用钛合金发展和研究现状

概述了生物医用钛合金的发展历程,详细总结了以Ti6A l7Nb为代表的α+β型和单β型生物医用钛合金国内外研究现状,指出了当今生物医用钛合金研究所面临的问题和发展方向。     

射频磁控溅射制备(AlCrTiZrNb)N高熵合金薄膜的微观组织和力学性能

研究了氮含量对(Al Cr Ti Zr Nb)N高熵合金薄膜微观结构和力学性能的影响,利用射频磁控溅射工艺在不同N2和Ar流量比下制备了(Al Cr Ti Zr Nb)N高熵合金薄膜。结果表明,随着氮气流量的升高,(Al Cr Ti Zr Nb)N薄膜的沉积速率逐渐下降,Al Cr Ti Zr Nb合金薄膜的结构由非晶态转变为由Me-N(金属氮化物)构成的面心立方固溶体结构,(Al Cr Ti Zr Nb)N薄膜的择优生长取向为(200)晶面。同时随着N2流量的增加,(Al Cr Ti Zr Nb)N高熵合金薄膜的硬度首先快速升高,随后略微降低。当N2∶Ar=1∶1时,(Al Cr Ti Zr Nb)N薄膜硬度最大值28.324 GPa,此时(Al Cr Ti Zr Nb)N薄膜呈现单一的面心立方固溶体结构,饱和Me-N相的形成与各元素的固溶强化作用是其硬度的增长的主要原因。     

Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金碱处理表面生物活性陶瓷改性

钛合金作为外科植入材料是近年研究和应用的热点,但纯钛的力学性能较差,Ti-6Al-4V ELI合金含有毒性元素V,均不是理想的材料.最近,日本开发的Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr(TNrrZ)β钛合金,其弹性模量较低,可通过机械热加工控制其力学性能,在医用领域有巨大的应用前景.但该合金的生物相容性还稍有不足,直接与骨结合的生物活性很差,因此有必要对其进行表面改性处理研究.     

TiC颗粒增强非晶钛合金基复合材料的热稳定性

用单辊铜轮旋注法制备了TiC颗粒增强Ti45Zr5Cu25Ni20Sn5非晶合金基复合材料.发现在Ti45Zr5Cu25Ni20Sn5非晶合金中加入TiC颗粒可以提高合金的热稳定性.     

复合工艺制备表面分级多孔的钛合金及生物相容性研究

在种植体表面引入微纳分级的多孔粗糙结构,将为种植体的表面带来更大的比表面积,同时增加种植体表面的粗糙层厚度并改善表面润湿性,进而实现稳定、快速的骨整合。为了提高钛合金种植体的生物相容性,提高临床植入手术的成功率,采用合金化的方式制备了4种弹性模量极低的β型钛合金,并通过喷丸、双酸酸蚀、碱热处理的复合工艺在钛合金材料表面制备出了超亲水的微纳分级多孔结构,这种结构表现出了超亲水性(接触角5°)。此外,SLA+AT Ti38Nb和SLA+AT Ti2448样品表面具有最厚的粗糙层(3.30μm),且对羟基磷灰石的沉积能力最强。证实了复合工艺能够在钛合金表面制备出稳定的微纳分级多孔结构,并且证实了这种结构是有益于提升钛合金种植体表面的生物相容性能的。     

钛合金抗热强度的提高

美国“装甲研究院”公司的试验室确定,含7％以下的Al和3％左右Mo的钛合金,在室温和较高温度下,具有非常良好的性能。于是研究成功了添加其它元素的Ti-Al-Mo系合金。 目前,正在研究中的有以下各种成分的钛台金: 6％Al—3％Mo—2％或4％Be;6％Al—3％Mo—4％Sn或4％Zr;6％Al—3％Mo—2％Sn—2％Zr;6％Al—2％Mo—1％Cr或1％Mn或1％V;6％Al—1％