医用钛及钛合金表面改性技术的研究进展

随着现代医学和材料科学的快速发展,植介入治疗技术在临床的应用越来越广泛。作为植入医疗器械的重要材料,医用钛及钛合金已广泛应用于骨科、口腔科等临床医学领域。然而,钛元素活泼的化学特点使得医用钛及钛合金的表面极易形成一层惰性的钝化膜,虽然具有优异的耐蚀性能,但是其表面不具有生物活性,从而影响了植入器械与软硬组织的结合。此外,医用钛及钛合金作为关节器械,其在体液环境下的摩擦磨损性能不佳,磨损情况下的腐蚀也不理想,因此亟需有效的改性技术来改善医用钛及钛合金的表面性能。基于此,本文针对近期开展的医用钛及钛合金表面改性技术研究,综述了物理气相沉积、等离子喷涂、离子注入、激光熔覆、溶胶-凝胶合成等表面改性手段在改善医用钛及钛合金表面性能的研究现状,并对医用钛及钛合金表面改性技术的研究进行了展望。     

去合金化法制备纳米多孔钛及钛合金的研究进展

纳米多孔钛及钛合金兼具结构和功能的双重属性,在医用材料、电极材料及工程材料等领域均有广阔的应用前景。去合金化法制备纳米多孔材料不仅制备成本低廉、操作简单,而且可以实现孔径的可控制备,目前已经受到广泛的应用。去合金化法主要包括化学腐蚀法、电化学腐蚀法及金属液法等。综述了去合金化法制备纳米多孔钛及钛合金的制备过程及其工艺特点等方面的研究进展,并对纳米多孔钛及钛合金在不同领域的应用前景进行了展望。     

铜在甲胺-铁氰化钾化学机械抛光液中的腐蚀与钝化

用电化学测试技术研究了腐蚀介质和成膜剂浓度对铜表面的腐蚀与钝化成膜的影响,分析了钝化膜的成分,探讨了钝化膜在抛光压力和转速作用下的磨损与表面再钝化的行为,测量了铜在化学机械抛光过程中的极化曲线。结果表明铜在甲胺溶液介质铁氰化钾抛光液中易钝化,钝化膜的主要成分为Cu4[Fe(CN)6],有少量Cu20存在。钝化膜的磨损特性随成分浓度不同而不同。钝化膜的磨损难易程度与钝化膜的本身特性、抛光压力及转速有关。抛光过程中因钝化膜被磨损,腐蚀加快,腐蚀电流密度大幅增加。配方0．1％甲胺溶液 0．5％K3Fe(CN)6 5％Al2O3可行。     

钛合金干滑动摩擦行为与磨损机理研究进展

钛合金因具有高的比强度、比刚度,良好的耐蚀性和耐热性等优点,在航空航天、化工、能源等领域广泛应用,但钛合金存在表面硬度低、抗塑性剪切能力较差、不易加工硬化以及表面氧化物保护作用较差等缺陷,使其耐磨性较差,阻碍了其在耐磨损领域的发展。为了提高钛合金自身的耐磨性潜力和扩大其应用领域,本文主要概述了近年来国内外有关钛合金干滑动摩擦磨损领域的研究现状,讨论了影响钛合金摩擦磨损性能的主要因素以及在不同条件下的磨损机理,并对钛合金干滑动摩擦磨损行为的研究进行了展望。     

钛合金彩色阳极化

一、前言 钛合金因其比强度高、耐蚀性好而在宇航工业中广泛应用。但因其易于磨损、擦伤和接触腐蚀等倾向又限制了它的充分利用。 为了防止和减轻钛合金的磨损和接触腐蚀,六十年代国外在这方面做了大量的试验研究工作,七十年代末,加拿大的“钛和钛合金的阳极化”已列为国际标准并在西方国家中推广应用。这些方法主要用于标记,对防腐和抗磨只是有些改善。当前,国外应用于钛合金阳极化材料的主要是Ti-6Al-4V和Ti26V。 我国从七十年代后期对钛合金阳极化作了     

世界钛及钛合金产业现状及发展趋势

总结和阐述了近年来世界各国钛及钛合金的发展现状和未来发展趋势.重点描述了近年来钛及钛合金最新制备及加工技术的发展和应用,主要包括钛及钛合金的冶炼提取、熔炼铸造、最新加工方法、热处理规范以及在航空航天、舰船、化工、生物及医用材料、汽车、体育等领域的发展和应用.通过对钛及钛合金近年来发展现状的了解,结合钛研制开发过程中出现的一些问题,简要分析了钛及钛合金的几个主要的发展方向及趋势.     

SST-861钛合金阳极的腐蚀特性及钝化膜表征

SST－861钛合金阳极的失重腐蚀和电化学腐蚀速度随温度的升高而迅速增大,其腐蚀类型属均匀、非晶间腐蚀。钛合金钝化膜具有抗腐蚀性,表面有钝化膜的钛合金的腐蚀速度约为无钝化膜钛合金的1％。X射线和表面能谱结果表明钛合金钝化膜主要由TiO2组成。     

Ti/HA生物复合材料的研究进展

钛系医用合金虽然生物相容性较好,在医学领域得到推广应用,但其主要问题是生物活性及耐磨性不理想,容易被磨损或粘住。钛合金和羟基磷灰石(HA)的复合成为生物医用材料的研究热点。综述了近年来Ti/HA生物复合材料的常用制备方法及优缺点,总结了Ti/HA复合材料的研究现状及存在的问题。另外,指出了钛掺杂HA不仅可解决有害的涂层-金属界面层的问题,而且具有杀菌的功效。     

冷热循环处理对钛基非晶合金摩擦学性能的影响EI北大核心CSCD

钛合金的耐磨性较差,在钛合金活动部件表面制备钛基非晶合金涂层是一种保持钛合金优势又提升其耐磨性的选择。采用X射线衍射仪、差示扫描量热仪、SEM、摩擦磨损试验机,对冷热循环处理前后钛基块体非晶合金的组织结构与摩擦行为进行比较研究。结果表明:经过冷热循环处理后的钛基块体非晶合金仍然保持着完全非晶态,弛豫焓提升11%。冷热循环处理后钛基非晶合金的平均纳米硬度从6.84 GPa降低到6.59 GPa,平均弹性模量从118.70 GPa降低到103.43 GPa,但硬度与弹性模量的比值增大。冷热循环处理后,钛基块体非晶合金在5 N和10 N的载荷下磨损率减小了约10%。与TC4合金相比,其在5 N和10 N载荷下的磨损率分别减小了20%和50%。TC4合金由于硬度较低,呈现较为严重的黏着磨损。冷热循环处理后,钛基非晶合金的磨损机制从铸态的磨粒磨损为主向磨粒磨损、黏着磨损和氧化磨损共同作用转变,且随着载荷的增大,黏着磨损减轻,磨粒磨损占据主导。因此,冷热循环处理是提升钛基块体非晶合金摩擦学性能的一种有效方法。     

钛合金与钢的电偶腐蚀行为研究

研究了TA28、Ti6321钛合金以及921A、907A船体结构钢在海水环境中的腐蚀特性及电化学行为,对两种钛合金与船体钢之间多面积比条件下的电偶腐蚀行为进行了试验。结果表明,当钛合金与钢直接接触时,钛合金与钢制船体间存在轻微的电偶腐蚀,采用电绝缘措施可以有效控制钛合金对钢制船体的电偶腐蚀。     

垫片材料对工业用纯钛的缝隙腐蚀的影响

本文研究了垫片材抖及与异种金属(如铜合金或低碳钢)的偶合对工业纯钛在热盐水中的缝隙腐蚀的影响,并讨论了缝隙腐蚀的机理。以二甲基丙烯酸脂为垫片材料的钛缝隙腐蚀试样比以聚四氟乙烯和橡胶为垫片材料的试样或无垫片材料的试样对缝隙腐蚀更为敏感。二甲基丙烯酸酯在缝隙腐蚀中的作用似乎归因于形成了较致密的缝隙。钛缝隙腐蚀试样的恒电位电解结果表明,缝隙腐蚀发生在比大约-O.4伏(SCE)正的电位下。因此,和铜合金及低碳钢偶合的钛缝隙腐蚀试样对缝隙腐蚀不敏感,因为这些电偶的腐蚀电位都比-O.4伏负。业已搞清,随着溶液的pH值下降到钛的去钝化pH值,钛钝化膜的厚度显著减少。另一方面,不论pH值如何,钛的点蚀电他仍为5伏(SCE)左右,因此,钛即使在低pH溶液中也几乎不发生点蚀。这些结果表明,铁的缝隙腐蚀并非由点蚀引起,而是由于缝隙中的活化腐蚀所致。     

新型航空T-31钛合金导管连接件在模拟服役环境中的抗腐蚀性能研究

使用自行研制的航空导管连接件腐蚀试验系统,研究了新型航空T-31钛合金导管连接件在模拟服役环境中的气密性、油压气密性以及应力腐蚀、表面腐蚀等综合性能.对这种钛合金导管连接件在高温盐水溶液浸泡与烘烤循环条件下的表面腐蚀及应力腐蚀行为进行了评价;初步探讨了在模拟服役环境中,这种钛合金发生腐蚀的机理.并比较研究了导管材料1Cr18Ni9Ti与连接件钛合金在6%NaCl水溶液中的电偶腐蚀敏感性.研究发现,T-31钛合金导管连接件在模拟服役环境中只在应力集中处发生轻微孔蚀,在试验应力水平下,无应力腐蚀倾向,具有良好的耐蚀性能;并证明,腐蚀介质通过钛合金阳极化膜层小孔渗入基体对基体造成轻微腐蚀,试验应力水平未造成孔蚀发生处裂纹形核;电偶腐蚀试验进一步说明1Cr18Ni9Ti / T-31电偶对有很小的电偶腐蚀电流,用它们制备的导管及导管连接件能安全地进行偶接.     

不同腐蚀条件下高强15Cr马氏体不锈钢表面状态表征

通过模拟酸化及生产工况条件下的鲜酸、残酸及地层水CO2腐蚀试验,研究高强15Cr马氏体不锈钢在不同条件下的腐蚀行为,利用电化学测试技术,探讨其在不同腐蚀环境中的表面(钝化)状态,并对其耐蚀性进行表征。结果表明:高强15Cr马氏体不锈钢在鲜酸中处于活化状态,均匀腐蚀速率极大,并且出现明显局部腐蚀;在残酸及地层水CO2腐蚀环境中,高强15Cr马氏体不锈钢处于钝化状态,其钝化膜具有双极性n-p型半导体特征,均匀腐蚀轻微,试样表面未出现明显局部腐蚀;相比于地层水CO2腐蚀环境,残酸溶液的pH值较低,高强15Cr马氏体不锈钢稳定钝化区范围显著减小,外层钝化膜掺杂浓度升高,平带电位正移,钝化膜的致密度下降,耐蚀性降低。在高强15Cr马氏体不锈钢油管的使用过程中,酸化压裂的鲜酸腐蚀是造成其发生腐蚀,特别是点蚀的主要原因。     

我国钛及钛合金研发与进展

我国材料工作者对不同领域使用的钛合金进行了卓有成效的研究工作.经过近50年的发展,我国的钛工业在科技和生产上都取得了长足进步.概述了我国自主研发的各种钛及钛合材料,包括高温钛合金、高强钛合金、低温钛合金、耐蚀钛合金、船用钛合金、医用钛合金等.最后对我国钛工业进行了简要的展望.     

两种NiAl基合金在酸腐蚀工况下的磨损特性

研究了Ni Al-2.5Ta-7.5Cr-x(0,1)B合金在5%H2SO4溶液中的腐蚀磨损特性,结果表明:在酸腐蚀工况下Ni Al-2.5Ta-7.5Cr-1B合金的耐蚀性能优于Ni Al-2.5Ta-7.5Cr合金,易钝化成膜,静置腐蚀速率为0.007 mg/(cm2·h1),钝化电流密度为0.299(m A·cm-2),自然腐蚀电位为-0.213 V,表现出良好的耐酸腐蚀性能及稳定性。物质膜完整地覆盖在Ni Al-2.5Ta-7.5Cr-1B合金的磨损表面,抑制了腐蚀对磨损的加速作用,Ni Al-2.5Ta-7.5Cr-1B合金比Ni Al-2.5Ta-7.5Cr合金的腐蚀磨损率减小了2-8倍。Ni Al-7.5Cr-2.5Ta-1B合金的磨蚀,受控于腐蚀磨损和完整的物质膜的保护作用。Ni Al-2.5Ta-7.5Cr合金的磨蚀机制,受控于腐蚀磨损和磨粒磨损。     

高能喷丸处理工业纯钛焊接接头在10%HCl溶液中的腐蚀行为

采用高能喷丸处理技术(HESP)提高了工业纯钛焊接接头在10%HCl溶液中的耐蚀性,利用极化曲线和交流阻抗测试方法对其电化学腐蚀行为进行研究,结合Mott-Schottky曲线研究了工业纯钛焊接接头的腐蚀机理。结果表明,HESP处理工业纯钛焊接接头表层晶粒尺寸细化,从表层到基体晶粒尺寸由小到大呈梯度分布。HESP处理提高了工业纯钛焊接接头在10%HCl溶液中的耐蚀性,0.2 MPa-60min处理工艺是其最优处理参数。HESP处理焊接接头母材区在10%HCl溶液中的钝化膜具有n型半导体特性,材料表面缺陷较少,钝化膜排列致密,且处理后金属表面的钝化膜厚度大于未处理试样的钝化膜厚度,材料的耐腐蚀性能提高。     

美国船舶海水管路用钛的低成本技术及应用概况

随着船舶耐腐蚀、高可靠要求的提升,对耐腐蚀性能突出的钛材需求日益迫切,但高初始成本一直是制约钛及钛合金在船舶领域大范围应用的重要因素之一。为此,国内外针对钛材低成本技术开展了大量研究,部分成果获得应用,但系统性不足。从材料制造和应用等层面系统性对美国船用钛材低成本技术进行介绍,以期为钛材在船舶海水管路领域的应用提供系统性的低成本技术发展思路。      

钛和钛合金的腐蚀与防腐

本文比较系统地介绍了钛和钛合金耐腐蚀的原因,以及在各种条件下:包括水流冲刷、在天然水和严重污染的海水中,电腐蚀、氯化物、氯气、次氯酸盐、氧化性酸、还原性酸、有机化学物质、有机酸等对钛和钛合金腐蚀的影响和防腐注意事项和方法。还介绍了钛合金的抗污垢性能,以及应力腐蚀裂纹和氢脆产生的条件和预防方法.适合于军用和民用工业的广泛范围.     

低能耗节约型钛及钛合金熔炼技术的发展趋势

钛合金具有密度低、比强度高和耐腐蚀性能好等优点,是一种优异的航空航天材料,其应用领域也正在向民用领域扩展.但是,熔融态的钛和钛合金具有极高的化学活性,几乎能与目前已知的所有耐火材料发生反应,因此,钛及钦合金熔炼技术及相关的耐火材料研究一直是钛合金研究极具挑战性的领域.综述了钛及钛合金的熔炼技术及相应的耐火材料的研究发展现状,并对高效节能钛合金感应熔炼技术所需的耐火材料的研究做了展望.     

Fe-Ni-Cr(Mo,Cu)合金的腐蚀磨损行为

用自制的销环式腐蚀磨损试验机测定了 Fe-Ni-Cr(Mo,Cu)合金在20%H_2SO_4溶液中腐蚀、阴保、钝化及过钝化等电位区的腐蚀磨损-载荷关系,用 SEM 观察了磨痕。结果表明,材料流失量远大于18-8不锈钢,而且主要是磨损造成的。合金中 Ni 的含量高,降低了形变强化能力,是耐磨性下降的原因。