时效处理对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr医用钛合金Young''''s模量和力学性能的影响

研究了Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr医用钛合金时效处理对Young's模量和力学性能的影响.实验结果表明在采用的热处理区间,合金的Young's模量具有组织敏感性.对于具有(α+β)、(α+β+ω)和(β+ω)组织的合金,Young's模量的增加总是伴随着强度和硬度的提高以及塑性的降低.对于具有(β+ω)组织的合金,由于其强度低、模量高和塑性差而不适合作为生物材料.对于具有(α+β)组织的合金,各相体积含量是影响模量和力学性能的主要因素.     

Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金的磨损特性

利用环块式腐蚀磨损试验机研究了Ti-29Nb-13Ta-4.6Zrβ型医用钛合金的磨损特性,并与传统医用钛合金Ti-6Al-4V进行了比较.研究表明在空气中干磨,Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金及Ti-6Al-4V合金的抗磨能力主要取决于合金的硬度及抗拉强度等力学性能;在0.9%NaCl溶液中磨损,Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金抗腐蚀磨损能力低于Ti-6Al-4V.Nb含量的提高可以增强Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金的抗腐蚀磨损能力.     

Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金用于人工骨

随着高龄化社会的到来,人工骨等人体硬组织替代材料的用量增加。无金属过敏反应、强度高且耐蚀性好的钛是主要的替代材料,但钛合金中却含一些对人体不好的元素,使人担心。另外,在保证强度和耐蚀性的同时,要使材料的弹性模量尽量接近人骨。日本丰桥技术大学的研究人员近年来开发出一种低弹性模量的β型生物钛合金Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr,不含毒性元素,生物相容性很好,与现有的生物钛合金Ti-13Nb-13Zr的机械强度相当或更好,已成功地制作了人工股关节和齿科修补物。 预计经2~3年的临床试验后,该合金将会得到广泛应用。Ti-29Nb-13Ta-4…     

放电等离子烧结温度对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金显微组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr(TNTZ)合金,研究烧结温度对合金致密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明:在950~1150℃烧结温度范围内合金具有较高的致密度和抗压强度,合金由β-Ti相与Ti-Nb-Ta-Zr固溶体形成的混合基体组织及少量未熔化的Nb、Ta、Zr金属颗粒组成。随着烧结温度的升高,合金致密度和抗压强度呈增大趋势,合金中混合基体组织尺寸越来越大且不断融合联结,难熔金属颗粒数量越来越少且尺寸越来越小。合金压缩弹性模量在58~60GPa之间,说明具有良好的力学相容性,烧结温度变化对其影响较小。     

生体用β型Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金

作为人造股骨关节之类硬组织替代材料 ,多采用生体相容性、强度和耐蚀性都很好的Ｔｉ 6Ａｌ 4Ｖ合金 ,但这种钛合金因含Ｖ等对于人体细胞和神经有一定的毒性副作用 ,所以这种材料并不理想。因此 ,近年来开发了一系列以Ｚｒ、Ｓｎ、Ｎｂ、Ｔａ等为主要添加元素的新型生体用钛合金。新近日本的丰桥技术科学大学对其新近开发的一种生体相容性良好的Ｔｉ 2 9Ｎｂ 13Ｔａ 4 6Ｚｒ合金 ,进一步研究筛选了最佳的热处理工艺以便获得强度和延性的最佳结合。研究用的合金材料是用高频感应炉熔炼法生产的直径 6× 10 - 2 ｍ×长 1ｍ的实用棒状铸锭 (重…     

新型生体用Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金的抗疲劳性能

当前在医学界广泛采用生体相容性、比强度和耐蚀性都十分优越的钛合金 ,作为人造股关节和人造牙根等人体硬组织代替材料。最近 ,一些 β型钛合金Ｔｉ 35Ｎｂ 7Ｚｒ 5Ｔａ、Ｔｉ 15Ｍｏ以及α + β型钛合金Ｔｉ 3Ａｌ 2 5Ｖ等都相继纳入美国标准ＡＳＴＭ。在美国和日本对于钛合金的研究开发都十分活跃。作为生物医用材料 ,在日本新开发了Ｔｉ 2 9Ｎｂ 13Ｔａ 4 6Ｚｒ合金 ,它完全是由于对人体无毒性反应的元素所构成 ,其强度、韧性和弹性模量也能满足用作生体材料的要求。但是作为人体硬组织代用材料 ,须长期埋入人体内并且往往要承受反复…     

显微组织对Ti-13Nb-13Zr医用钛合金力学性能的影响

研究了Ti-13Nb-13Zr合金在β相区和α β相区固溶和时效处理后合金的力学性能变化规律。利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察和X射线衍射分析，重点分析了不同显微组织对合金强韧性的影响。结果表明：含有一定数量初生α析出相的加工态组织具有较高的强度和断裂韧性。固溶时效处理后，随着显微组织的形貌、晶粒大小和数量的不同，其对强度和断裂韧性的影响也有所不同。     

生物医用Ti-29Nb-13Ta-5Zr合金的超塑性行为

采用拉伸速率突变法,研究Ti-29Nb-13Ta-5Zr(Ti-29-13)合金冷轧后在700~800 ℃和5′10-4~1′10-2 s-1应变速率范围内的高温变形行为和变形机制,并与典型β钛合金Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al(Ti-15-3)进行比较。结果显示两种合金中均出现了非连续屈服现象,Ti-29-13合金的亚晶行为不同于Ti-15-3合金。Ti-29-13合金的延伸率低于Ti-15-3合金,应力指数n几乎恒定为3.3,变形激活能为152~161 kJ/mol;Ti-15-3合金在730 ℃以上的n值为2.3~2.5,变形激活能为173~176 kJ/mol。     

生物医用Ti-29Nb-13Ta-5Zr合金的超塑性行为

采用拉伸速率突变法,研究Ti-29Nb-13Ta-5Zr(Ti-29-13)合金冷轧后在700~800 ℃和5′10-4~1′10-2 s-1应变速率范围内的高温变形行为和变形机制,并与典型β钛合金Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al(Ti-15-3)进行比较。结果显示两种合金中均出现了非连续屈服现象,Ti-29-13合金的亚晶行为不同于Ti-15-3合金。Ti-29-13合金的延伸率低于Ti-15-3合金,应力指数n几乎恒定为3.3,变形激活能为152~161 kJ/mol;Ti-15-3合金在730 ℃以上的n值为2.3~2.5,变形激活能为173~176 kJ/mol。     

低弹性模量Ti-27Nb-8Zr医用钛合金组织与力学性能

利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪研究Ti-27Nb-8Zr(质量分数, %)医用钛合金固溶后在不同时效温度下组织的变化规律,重点讨论不同显微组织对合金弹性模量和强度的影响。结果表明,固溶处理后,合金组织由β+α”两相构成,具有相对低的弹性模量和强度;时效后,组织中包含β、α、ω三相,弹性模量和强度显著升高,随着时效温度的升高,组织长大,弹性模量和强度降低     

加工热处理对生物用Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金疲劳性能的影响

Ti-29Nb-13Ta-4．6Zr(TNTZ)具有良好的生物亲和性，其杨氏模量低，抗拉强度可在加工热处理条件下于600MPa～1200MPa范围内选择。因此，该合金和Ti-35Nb-7Zr-5Ta，以及Ti-15Mo等口钛合金已成为目前主要研究开发的生物用钛合金。     

新型医用钛合金Ti-39Nb-6Zr显微组织和力学性能的研究

通过室温拉伸试验、光学显微镜、透射电镜等分析方法,研究热处理工艺对Ti-39Nb-6Zr合金显微组织和力学性能的影响.实验结果表明:合金在900℃固溶0.5h后,抗拉强度和屈服强度随冷却速率降低而升高,即抗拉强度值大小关系为:水淬<空冷<炉冷;合金在350℃低温时效后弥散析出ω相,ω相为高温时效时α相析出提供有利形核位置,有利α相均匀析出,α相有强化基体作用,能提高合金强度和弹性模量,当热处理制度为900℃×0.5h,AC+350℃×4h+450℃×24hAC时,合金抗拉强度、屈服强度最大,分别为710和670MPa,弹性模量为65.4GPa.     

氧化处理Ti-39Nb-13Ta-4.6Zr合金表面生物活性研究

对氧化处理后的Ti-39Nb-13Ta-4.6Zr合金进行碱处理,其表面具有了生物活性.将处理后的合金在仿生溶液中浸泡后,有类似骨组织的磷酸钙生成.     

时效温度对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金组织及摩擦磨损性能的影响

利用真空熔炼制备了Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金铸锭,对合金在800 ℃固溶处2 h后在300~500 ℃下进行等时时效,研究时效温度对合金的组织结构和摩擦磨损性能的影响。结果表明:800 ℃固溶2 h后水冷的合金是单一过冷亚稳近β组织,低温时效后,样品中出现了弥散的α相,而当时效温度超过450 ℃以上时α相不再呈弥散分布,而是在晶界处富集。随着时效温度的升高,合金的硬度逐渐增高,到500 ℃时达到最高253 HV0.3,然后快速降低;摩擦因数同样随着时效温度的增高呈现先升高后降低的规律。450 ℃时效的样品的综合性能最好,摩擦因数较小,且磨损试样出现了粘着磨损的特征。     

Ti-13Nb-13Zr合金棒材试制工艺及力学性能

制备了外科植入物Ti-13Nb-13Zr合金。研究了Nb、Zr元素的添加方式,不同热处理制度及加工变形量所引起的力学性能变化规律。结果表明,Nb、Zr元素采用高Nb、Zr合金的添加方式是可取的;合金在β相区固溶处理的硬度值略高于在α+β两相区固溶处理的硬度值;时效制度为510℃、6h,以及加工变形量大于50%时,材料综合性能最好。     

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（TNTZ）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。     

植入物用Ti-13Nb-13Zr合金电化学性能的研究

Ti-6Al-4V ELI合金的杨氏模量仅为120~136GPa,与Co-Cr基合金及不锈钢相比,更接近于人体骨骼的杨氏模量(10~30 GPa),因此被广泛应用于制造人造髋关节及人造牙根。然而,随着对钛合金研究的深入,Ti-Nb-Zr(TNZ)及Ti-Nb-Zr-Ta(TNZT)系等杨氏模量更接近于人体骨骼的医用钛合金被逐渐研制和推广应用。其中,Ti-13Nb-13Zr的杨氏模     

Ti-3Zr-Mo-15Nb医用钛合金的显微组织及力学性能

采用DSC和XRD检测并分析了Ti-3Zr-Mo-15Nb钛合金的相转变规律,结合金相显微镜、TEM和拉伸测试,系统研究了加工工艺、热处理制度对该合金显微组织及力学性能的影响。结果表明,Ti-3Zr-Mo-15Nb合金在α+β区加工,经固溶处理得到细小的等轴晶。合金经β相区淬火后形成了一种亚稳斜方马氏体α″相。低温时效处理后,α″相部分分解为α相,且随时效温度升高而完全分解为α相。250 ℃时效的合金综合力学性能与人体骨骼最为接近,可达到高强度、低模量、高塑性的最佳匹配。微观组织分析表明,少量的α″斜方马氏体、α马氏体和一定数量的位错相互作用,可得到较低的弹性模量和较高的塑性,而大量交叉的细小针状α马氏体对合金的综合生物力学性能有明显的贡献。     

新型β钛合金Ti-25Nb-10Ta-1Zr-0.2Fe的固溶时效行为

设计一种新型生物医用亚稳定β钛合金,合金成分为Ti-25Nb-10Ta-1Zr-0.2Fe(质量分数),采用真空自耗电弧熔炼制备合金锭坯,研究合金的固溶时效行为。通过X射线衍射(XRD)仪,透射电子显微镜(TEM),扫描电子显微镜(SEM)研究合金的相组成及微观组织。测量合金时效后的抗拉强度和不同时效时间的硬度。结果表明:800℃,1h固溶后合金得到马氏体α″相,400℃下时效,短时间即得到ω相和β相。ω相为脆性相,大量ω相的产生使合金的硬度值提高很多,但是强度值相比较冷轧态下降明显,使得材料断裂方式变为脆性断裂。合金在72h时效后ω相仍然保持较多量。