生物医用Ti-Nb基合金的研究进展

针对降低弹性模量和改善形状记忆效应两方面问题,分析了Ti-Nb二元合金的性能特点。一方面归纳了Mo当量、平均价电子数以及d-电子理论对合金弹性模量的设计经验;另一方面从控制Ms点、力学变形临界点以及晶体学相变形变出发,综述了目前Ti-Nb基无毒形状记忆合金的研究进展。最后对生物医用Ti-Nb基合金的研究发展提出了建议。     

TiNi基高温形状记忆合金的马氏体相变与形状记忆效应

综述了Ti-Ni基高温形状记忆合金中的马氏体相变和形状记忆效应最近研究进展。Ti-Ni基高温形状记忆合金主要包括用Ti-Ni-Pd,Ti-Ni-Pt,Ti-Ni-Zr和Ti-Ni-Hf等。对Ti-Ni基高温形状记忆合金体材料、薄带和薄膜中的马氏体相变、组织结构、形状记忆效应以及超弹性性能等进行了评述和归纳。值得注意的是,通过适当的时效处理可调节相变温度,显著改善Ti-Ni-Hf高温形状记忆合金的开头记忆效应和超弹性性能,其主要原因在于时效的Ti-Ni-Hf合金中析出纳米级析出相导致基体强度升高。采取适当的制备和加工方法,提高合金的马氏体相变温度,改善合金的开头记忆效应,是当前TiNi基形状记忆合金研究的主要发展趋势。     

钛镍铪高温形状记忆合金的研究进展

介绍了钛镍铪高温形状记忆合金的研究进展,简述了钛镍铪合金的制备与加工方法,着重阐述了钛镍铪的相变特性、显微组织结构、单程及双程形状记忆效应、超弹性行为、机械特性和相应的微观机理,最后提出了需要进一步研究的问题。     

体心立方Ti-Mo基钛合金应用研究进展

综述了国内外β型Ti-Mo基钛合金在航空航天、生物医疗、海洋工程以及新能源开发等领域的应用与研究进展情况。重点介绍了马氏体相变、孪生和位错滑移变形方式耦合强韧化途径,以及变形组织和相变相结合来调控合金的力学性能。指出了多变形方式Ti-Mo基钛合金向高性能及多功能特性发展的方向。     

Fe-基形状记忆合金的研究进展

根据实际应用价值将形状记忆合金分为三类:Ni Ti-基、Cu-基和Fe-基合金。Ni Ti-基形状记忆合金在记忆合金应用领域一直处于统治地位,但其材料成本高、冷加工性能差; Cu-基形状记忆合金热加工性能和形状记忆效应均较好且价格低廉,但存在记忆性能不稳定、晶粒粗大、抗疲劳性能差等缺陷,阻碍了其研究和应用; Fe-基形状记忆合金自开发以来因其价格低廉、加工性能优良、可焊接性好等特点,备受人们青睐,被确定为具有发展前景的新型形状记忆材料。Fe-基形状记忆合金中的马氏体相变主要分为三种,分别是由面心立方fcc (γ)→面心正方fct、体心正方bct和密排六方hcp (ε)。因fcc(γ)→fct马氏体相变及其逆相变而呈现形状记忆效应的合金有Fe-Pd和Fe-Pt;因fcc(γ)→bct马氏体相变及其逆相变而呈现形状记忆效应的合金有Fe-Ni-Ti-C和Fe-Ni-Co-Ti;因fcc(γ)→hcp(ε)中的Pd、Pt价格昂贵,故其实用意义不是很大,不作为研究和应用的热点。由于FeMn-Si系形状记忆合金的马氏体起始相变温度(Ms)接近室温、形状记忆效应相对较好,因此具有很好的应用前景。但此类合金存在相对较低的Ms以及明显的滞后现象限制了它们的广泛使用。Fe-Ni-Co-Ti马氏体界面的能动性不因热滞大小而改变,通过冷却或加热使移动的马氏体界面长大或收缩。基于Fe-Ni-Co-Ti合金超弹性的研究开发的新型Fe-Mn-Al-Ni合金所表现的超弹性更加优异,Fe-Mn-Al-Ni合金在室温下具有低应力滞后的超弹性响应,主要特征是:在-196～240℃温度范围内,诱导马氏体转变所需的应力对温度依赖性较低,大大拓宽了Fe-基形状记忆合金的应用。本文分类介绍了Fe-基形状记忆合金近年来的研究进展以及相关性能,尤其对Fe-Mn-Si系形状记忆合金中各元素对合金的影响进行了详细的介绍,以期在合金的成分设计方面为相关研究人员提供参考,并提出了现阶段Fe-基形状记忆合金所存在的问题。     

铁基形状记忆合金马氏体相变研究进展

铁基形状记忆合金的形状记忆效应和超弹性取决于合金的马氏体相变特征,掌握铁基合金的马氏体相变规律是开发和优化铁基形状记忆合金的前提。根据马氏体相变类型将目前发现的铁基形状记忆合金分成3类：Fe-Mn-Si系,Fe-Ni-Co系和Fe-Pt／Fe-Pd系,分别阐述了3类铁基形状记忆合金马氏体相变的研究进展,总结了铁基合金形状记忆效应的不同机理和影响马氏体相变特征的各种因素,探讨了开发新型铁基形状记忆合金的需要关注的方向。     

高温形状记忆合金的研究进展

本文综述了近年来有关高温形状记忆合金的最新研究进展。重点介绍了ＣｕＡｌＮｉ基，ＮｉＴｉ基及ＮｉＡｌ基三大系列高温形状记忆合金。概括了有关合金的设计，马氏体相变及形状记忆效应，显微结构特征，合金相稳定性及热处理效应，材料制备及生产加工工艺及性能等。     

生物医学用Ti-Nb-Si合金的微观结构和弹性模量

Ti-6Al-4V合金以其优异的耐腐蚀性,高强度和良好的生物相容性被广泛用做受损硬组织的替代材料,例如人工髋关节和牙齿.然而钒及其氧化物都有毒,长期使用将在人体内留下残骸,引发骨瘤,使人工器官的无菌防腐剂脱落.Ti-Nb,Ti-Ta和Ti-Zr基合金具有无毒、弹性模量低、拉伸强度高的特点,不含V,Al,Ni等有毒元素.韩国工业技术研究院的研究人员对Ti-Nb-Si三元合金进行了研究.选择添加Si元素,是因为它具有良好的生物相容性,同时可作为β相稳定剂,从而可以控制β相的稳定性.     

形状记忆合金及其应用

本文简要介绍了形状记忆合金中的热弹性马氏体转变、相变伪弹性和形状记忆效应。目前镍钛合金和铜基合金已被广泛应用,如在医疗和自动控制技术中。在智能机器人的研制中形状记忆合金具有主要作用。     

低温时效对生物相容β钛合金TiNbSn超弹性行为的影响

近期,一些文献陆续报道了无镍β钛合金的形状记忆效应和超弹性行为的研究结果,这些合金系如Ti-Mo-Al,Ti-Nb-Sn,Ti-Mo-Ga,Ti-Nb-Al,Ti-Nb及Ti-Nb-Zr-Sn.人们希望用其替代TiNi形状记忆合金,以消除TiNi合金作植入件对人体产生的过敏或致癌影响.在上述这些合金中,TiNbSn β钛合金以其良好的生物相容性和冷加工性能备受人们的青睐.     

镍基高温合金的技术进展

<正>镍基高温合金的工作温度一般是800~1 000℃,其化学性质良好,尤其是具有高温抗氧化和抗腐蚀性,另外还有良好的抗疲劳性。镍基高温合金应用领域也比较广泛,其中主要是在航空航天领域和国防领域应用,例如航空发动机、导弹等[1]。这些领域的应用都对镍基高温合金的纯净度要求较高,在加工和生产镍基合金的过程中极易产生杂质,影响材料的纯净度,进而可能影响材料的抗腐蚀性能,同时大大降低了相关部件的使用寿命,     

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。     

影响航空用高温钛合金性能的因素

钛及钛合金以其优异的综合性能得到广泛应用,尤其高温钛合金在航空领域的应用。随着高温钛合金使用温度的升高,其高温性能越来越受到重视。因此本文概述了影响高温钛合金高温性能的一些因素,合金化元素、合金的显微组织状态以及热处理制度的选择等对高温钛合金的高温性能都有重要的影响。     

Ti50-xNi49.5Zrx/2Hfx/2四元形状记忆合金的马氏体相变

由于TiNi基合金具有优秀的形状记忆效应(SME)和伪弹性效应(PE),在诸多的形状记忆合金(SMAs)中是最有声望的,添加第三合金元素对TiNi合金的相变行为有着极大的影响.     

不同加工态Ti-Ni基形状记忆合金相变、形变特性研究进展

综述了近年来有关化学成分和热处理工艺对Ti-Ni基形状记忆合金(SMA)相变、形变特性影响规律的研究进展,介绍了弹簧、薄膜、多孔、复合及单晶等不同加工态形状记忆材料及其特性的研究现状,指出了该研究领域今后的发展方向.通过加入适当的合金元素并选择合理的热处理工艺,可有效改变Ti-Ni基SMA的相变温度和相变热滞,进而可获得所需的形状记忆效应或超弹性特性.纤维化、薄膜化、多孔化、复合化是Ti-Ni基SMA今后的发展趋势.     

TiNi基形状记忆合金的辐照效应

材料辐照效应是入射粒子与物质交互作用造成的物质微观组织结构与宏观性能的变化。辐照效应不仅是改善材料表面性能的重要手段,而且也是特殊环境应用材料可靠性评价的重要组成部分。TiNi基形状记忆合金是一种重要的金属智能材料,具有独特的形状记忆效应和超弹性,已在卫星、空间站等航天器以及生物医学中广泛应用。本文阐述了Ti-Ni基形状记忆合金在空间粒子(质子、电子)以及离子辐照改性的研究进展,辐照效应会对TiNi合金的微观组织结构产生影响,进而改变合金的相变行为和力学行为。然而目前关于TiNi基合金的辐照效应的研究仍处于起步阶段,组织结构和相变行为的变化规律和机理还未研究清楚,有关形状记忆效应的研究较少,仍需深入研究辐照参数、组织结构、相变行为和功能特性之间的内在联系。     

形状记忆钛合金在生物医用领域的研究进展

正钛及其合金具有优良的生物相容性、力学性能和抗腐蚀性能,使其适于作为生物医用材料使用。钛首次被引入医学领域可追溯到20世纪40年代;随后,有学者报道了利用纯钛来制造植入物器械。20世纪60年代Buehler等人发现了钛镍(TiNi)合金的形状记忆效应,此后,镍钛合金被广泛应用于生物医学领域的各个分支。20世纪70年代,Baker首次报道了β型钛合金在特定条件下的形状记忆效应,这一效应更加拓宽了钛合     

高温TiAl基合金定向凝固的研究现状

高温TiAl基合金在航空航天领域减重和升高使用温度方面是极具发展潜力的高性能结构材料。介绍了高温TiAl基合金定向凝固的研究现状和发展趋势,阐述了提高定向凝固高温TiAl基合金使用性能的几种方法,主要包括:利用高Nb合金化提高合金的使用温度和高温强度,使用冷坩埚定向凝固来避免氧化物陶瓷坩埚带来的合金污染,采用籽晶法/非籽晶法控制定向凝固片层取向以提高力学性能。     

铌基合金抗高温氧化研究进展

铌基合金由于其高熔点、低密度和优良的综合机械性能而可能成为替代镍基单晶高温合金的首选材料,但抗高温氧化性能差是制约其应用的关键问题.从合金化、晶粒细化和高温涂层3个方面综述了铌基合金抗高温氧化的防护,并分析了研究中面临的问题.