新型医用高氮无镍不锈钢

高氮无镍不锈钢具有优良的综合理化性能和生物相容性,并有可能完全代替目前正在使用的含镍不锈钢,其临床应用已受到很多研究者的关注。综述了近年来国内外医用不锈钢的研究情况,并总结了目前存在的主要问题,展望了未来的发展应用。     

新型医用无镍不锈钢性能研究

医用植入不锈钢由于其优良的性能广泛应用于医疗领域,其中含有的镍元素由于腐蚀溶出除了对人体产生过敏反应外,还存在致畸、致癌的危害性.医用无镍不锈钢的研究和开发将会避免镍的危害,大大提高生物植入材料的长期使用安全性.本文总结了国内外医用无镍不锈钢的研究进展,并开展了新型医用无镍不锈钢(bioss4合金)的研究工作.与传统使用的医用316L不锈钢相比,新型医用无镍不锈钢具有更好的强韧性配合,优良的耐蚀性和生物学相容性,这种优势将为其提供了广阔的应用前景.     

医用316L不锈钢表面改性的研究进展

316L不锈钢作为生物医用材料在近20年内被广泛应用在矫形外科植入物、牙种植体和冠状动脉支架等领域。分析了目前医用316L不锈钢在临床应用中存在的主要问题,指出生物相容性、耐腐蚀性和耐磨损性有待提高和表面改性是改善上述问题的有效途径。综述了医用316L不锈钢表面改性的各种途径及研究成果,并展望了316L不锈钢表面改性的研究趋势。     

新型抗菌功能医用金属研究

不锈钢、钛及钛合金等医用金属材料已广泛应用于骨科、齿科及心血管介入等医疗领域,生物可降解镁合金是正在研究发展的新型医用金属材料,具有诱人的临床应用前景。面对目前临床上亟待解决的植入物引发的细菌感染问题,开展医用金属材料的抗菌功能研究意义重大,也是实现金属材料结构/功能一体化发展的新探索。简要介绍了作者近年来在不锈钢、钛合金、可降解镁基金属等医用金属材料的抗菌功能研究方面的主要进展,并展望了抗菌医用金属材料的临床应用前景。     

银离子注入剂量对2Crl3Ni2不锈钢耐蚀性能的影响研究

通过测定试样的电化学极化曲线研究了银离子注入2Cr13Ni2不锈钢后的耐蚀性能.采用AES测定了试样注入层中各元素含量沿深度方向的变化规律.研究结果表明:银离子注入2Cr13Ni2不锈钢后,其耐蚀性能与注入前相近.在一定范围内,随注入剂量的增大,不镑钢的耐蚀性能逐步改善.当2×1017～4×1017ions/cm2剂量的银离子注入不锈钢后,其耐蚀性能优于未注入银离子的不锈钢.不锈钢表面及注入层内铬含量的降低是大剂量银离子注入后造成不锈钢耐蚀性能下降的主要原因.     

医用不锈钢的发展及展望

在各类医用金属材料中,医用不锈钢因其优良的综合性能在临床及医疗领域得到了广泛应用.概述了医用不锈钢的发展历程,指出了目前存在的问题,并总结了近年新型医用不锈钢的研究开发状况.最后,展望了医用不锈钢今后的发展.     

银离子注入剂量对2Cr13Ni2不锈钢耐蚀性能的影响研究

通过测定试样的电化学极化曲线研究了银离子注入2Cr13Ni2不锈钢后的耐蚀性能。采用AES测定了试样注入层中各元素含量沿深度方向的变化规律。研究结果表明：银离子注入2Cr13Ni2不锈钢后,其耐蚀性能与注入前相近。在一定范围内,随注入剂量的增大,不锈钢的耐蚀性能逐步改善。当2×10^17～4×10^17ions／cm^2剂量的银离子注入不锈钢后。其耐蚀性能优于未注入银离子的不锈钢。不锈钢表面及注入层内铬含量的降低是大剂量银离子注入后造成不锈钢耐蚀性能下降的主要原因。     

UNS31803双相不锈钢手工电弧焊接接头的组织与性能

采用手工电弧焊(SMAW)对UNS31803双相不锈钢进行焊接,通过金相检验、力学性能试验、硬度测试、耐蚀性能试验等方法对UNS31803双相不锈钢手工电弧焊接接头的显微组织和性能进行了分析。结果表明:采用适当的焊接工艺参数进行焊接,所得到的焊缝显微组织为铁素体+奥氏体,无σ相析出;焊接接头具有优良的力学性能;焊缝和热影响区的铁素体含量均在35%～65%(体积分数)的合理范围内;在22℃的6%(质量分数)FeCl3溶液中,焊接接头的不同区域均具有良好的耐蚀性能。     

热处理对低碳马氏体不锈钢耐蚀性的影响

低碳马氏体不锈钢凭借优良的力学性能和耐蚀性能,已在航天航空领域和海上平台建设中有一定的应用。不同的不锈钢最佳耐腐蚀性能的热处理参数不同。本文采用金相显微镜、扫描电子显微镜、双环电化学动电位再活化法和电化学阻抗谱研究了回火温度和回火时间对低碳马氏体不锈钢的组织和耐晶间腐蚀性能的影响,根据实验现象探究了低碳马氏体不锈钢晶间腐蚀的机理。随着回火时间的延长,碳化物析出越多,耐蚀性越差。随着回火温度的升高,不锈钢的耐蚀性先下降后上升。当回火温度为550℃时,样品的耐蚀性最差。通过这项工作为热处理手段优化低碳马氏体不锈钢的耐腐蚀性提供了一条新的途径。     

医用金属的生物功能化——医用金属材料发展的新思路

医用金属材料以其高强韧性、耐疲劳、易加工成形性等优良的综合性能,一直是临床上用量最大和应用广泛的一类生物医用材料。医用金属材料是需要承受较高载荷的骨、齿等硬组织以及介入治疗支架的首选植入材料,已大量应用于骨科、齿科、介入治疗等重要医疗领域中的各类植入医疗器械。目前医用金属材料中用量最大、应用范围最广的是不锈钢、钛及钛合金、钴基合金3大类材料,在医用金属材料的生产和临床应用中占有举足轻重的地位。此外还有镍钛形状记忆合金以及金、银、钽、铌、锆等贵金属。然而,目前临床应用的医用金属材料在生物体中一般表现为生物惰性,不具备生物活性,因此往往需要通过对其进行表面改性,来达到其具备一定生物活性,进而提高其临床使用性能的目的。那么能否使医用金属材料自身就具备某种生物活性呢?这是一个极有创意的想法,但至今还未有这方面的研究报道。"医用金属材料的生物功能化"就是希望能够实现这一愿望,因而它是一个具有创新意义和挑战性的新思想,其核心思想就是使医用金属材料在发挥其自身优异力学性能的同时,还具备特定的生物医学功能,从而达到更佳的临床医疗效果。中科院金属研究所的生物材料研究团队近年来进行了多方面的有意义尝试,已经初步实现了特定医用金属材料的生物功能化。本刊特邀中科院金属研究所的杨柯研究员就其领导的研究团队基于医用金属材料生物功能化这一全新概念,开展的相关系列研究探索工作进行深度报道,以期将这一新思想与国内同行分享与交流。     

Nickel-free austenitic stainless steels for medical applications

Abstract

The adverse effects of nickel ions being released into the human body have prompted the development of high-nitrogen nickel-free austenitic stainless steels for medical applications. Nitrogen not only replaces nickel for austenitic structure stability but also much improves steel properties. Here we review the harmful effects associated with nickel in medical stainless steels, the advantages of nitrogen in stainless steels, and emphatically, the development of high-nitrogen nickel-free stainless steels for medical applications. By combining the benefits of stable austenitic structure, high strength and good plasticity, better corrosion and wear resistances, and superior biocompatibility compared to the currently used 316L stainless steel, the newly developed high-nitrogen nickel-free stainless steel is a reliable substitute for the conventional medical stainless steels.     

铸造双相不锈钢点腐蚀行为研究

采用化学浸泡腐蚀试验及微观组织和化学成分分析研究了5种铸造双相不锈钢在6%Fe Cl3溶液中的点腐蚀行为,并与316L奥氏体不锈钢进行了对比。结果表明,铸造双相不锈钢的抗点腐蚀性能均优于316L的,腐蚀速率和点腐蚀深度均小于316L奥氏体不锈钢的;双相不锈钢主要耐点蚀能力合金元素在奥氏体和铁素体相内分布不均匀,铬、钼更多地分配于铁素体相内,而镍、氮则更多地分配于奥氏体相内,铁素体相的耐点蚀指数PRE(Cr%+3.3Mo%+16N%)大于奥氏体相;双相不锈钢的耐点腐蚀性能与化学成分有关,随着PRE的增加,双相不锈钢的耐点腐蚀性能提高,铜元素在铁素体内析出的富铜相导致点蚀优先在铁素体内发生和发展。     

Nickel-free Stainless Steel for Medical Applications

BIOSS4 steel is essentially a nickel-free austenitic stainless steel developed by the Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, in response to nickel allergy problems associated with nickel-containing stainless steels that are widely used in medical applications. The high nitrogen content of this steel effectively maintains the austenitic stability and also contributes to the high levels of corrosion resistance and strength. BIOSS4 steel possesses a good combination of high strength and toughness, better corrosion resistance, and better blood compatibility, in comparison with the medical 316L stainless steel. Potential applications of BIOSS4 steel can include medical implantation material and orthodontic or orthopedic devices, as well as jewelries and other decorations.     

双相不锈钢焊接技术状况

双相不锈钢具有优异的综合性能，应用范围广，其焊接技术独具特点，受到特别关注。本文论述了双相不锈钢焊接的基本原则，焊丝、保护气体及焊接参数的选择等。     

固体氧化物燃料电池铁素体不锈钢连接体的导电/保护涂层

铁素体不锈钢因具有诸多优点而成为中温固体氧化物燃料电池(SOFC)连接体部件的标准材料。根据SOFC的运行环境,综述了连接体在电池堆中所起的作用、性能要求和材料种类。针对用作SOFC铁素体不锈钢连接体的活性元素氧化物型、稀土钙钛矿型、尖晶石型和MAlCrYO型4类导电/保护涂层材料,重点论述了其作用机理、主要制备技术及研究进展。     

抗菌不锈钢的发展研究现状及展望

结合中外研究文献资料,总结了抗菌不锈钢的抗菌机理和目前不同生产工艺生产抗菌不锈钢发展状况,以及不同类产品的特性。分析结果显示,抗菌不锈钢具有抗菌性好、耐高温塑性好、自身无菌等良好特性。合金型抗菌不锈钢特别是含铜抗菌不锈钢目前应用最为广泛。表面改性抗菌不锈钢则具有更好的前景,并且有待进一步研究。综合抗菌不锈钢的特性对其未来研究方向进行了展望。     

Analysis of Magnetism in High Nitrogen Austenitic Stainless Steel and Its Elimination by High Temperature Gas Nitriding

Stable austenitic structure in medical stainless steels is basically required for surgical implantation. A weak magnetism was found in a high nitrogen nickel-free austenitic stainless steel for cardiovascular stent application. This magnetic behavior in high nitrogen stainless steel was investigated by optical microscopy, X-ray diffraction (XRD), electron probe microanalysis (EPMA) and superconducting quantum interference device (SQUID). The results showed that the magnetism came from the composition segregation of ferrite formation elements such as Cr and Mo in the steel and some δ-ferrites were locally formed during the pressurized electroslag remelting process. The magnetism of high nitrogen stainless steel could be eliminated by a proper high temperature gas nitriding (HTGN).     

The effect of preheat & post weld heat treatment on the laser weldability of AISI 420 martensitic stainless steel

The martensitic stainless steels are widely used in many industries with their excellent mechanical properties and sufficient corrosion resistance. These steels usually are used for a wide range of applications like nuclear power plants, steam generators, mixer blades, pressure vessels, turbine blades, surgical tools, instrument manufacturing and so on. Contrary to good mechanical and corrosion properties of martensitic steels, poor weldability and cold cracking sensitivity are major problems that are faced in joining of these steels. In this study, the weldability of AISI 420 (X30Cr13) martensitic stainless steel by CO₂ laser beam welding method has been investigated. Effects of pre and post weld heat treatments on mechanical properties and microstructure of laser welded AISI 420 martensitic stainless have also been determined. As a conclusion, it was determined that pre and post weld heat treatments sufficiently improved the mechanical properties of the welds.     

Corrosion of a stainless steel handrail

AISI 304 and 304L stainless steels are “workhores” grades of austenitic stainless steel frequently used in architectural applications, as well as in cookware, appliances, and numerous other applications where resistance to corrosion is required. This paper examines a corrosion failure (the appearance of rustlike stains on the surface) of a 304 stainless steel handrail that appears to have occurred as a result of contamination during the fabrication process.     

不锈钢真空钎焊

简述了不锈钢真空钎焊技术的应用、原理、工艺及设备情况,并概述了不锈钢真空钎焊技术的发展趋势.