骨移植多孔钛材料制备方法与发展概况

多孔钛是一种具有三维连通孔结构的金属材料,与致密生物金属材料相比,由于自身的开孔性和连通性使其弹性模量大幅度降低,从而能够与人体骨模量较好匹配,同时使体液自由流通,加之钛具有良好的生物相容性,因而被用作骨科移植材料。而如何控制多孔结构,获得性能优异的多孔钛基体是开展相关研究和应用的前提与基础。已开发出的多孔钛及其合金的制备方法有气体成泡法、有机海绵复制法、浆料发泡法、凝胶柱模法、冷冻铸造法、自蔓延高温合成法、放电等离子烧结法、添加造孔剂法、增材制造法、纤维合成法等。不同制备方法具有各自优点,但普遍存在制备成本较高或性能偏低等问题;另外,针对不同患者的实际骨质情况,需要不同力学性能及孔隙结构的骨移植材料。因此,在较大范围内对多孔钛骨移植材料结构和模量进行调节仍然需继续研究。目前,多孔钛骨移植材料已实现临床应用,国内机构也已经推出多孔钛椎体植入材料用于临床实践。未来,多孔钛作为骨移植材料的研究和临床应用仍有很大空间。     

纳米孔结构金属多孔材料研究进展

纳米孔结构金属多孔材料(以下简称金属纳米多孔材料)是近年来纳米技术及多孔材料科学领域引人注目的研究对象.本文综述了近年来金属纳米多孔材料的制备方法(粉末烧结法、脱合金法、胶晶模板法、斜入射沉积法等)、表征技术、应用现状以及最新的研究成果.指出了金属纳米多孔材料研究进程中存在的主要问题、发展前景及今后的研究方向.     

医用多孔β钛合金的制备方法研究进展

多孔β钛合金具有低的弹性模量、优良的生物相容性、良好的耐蚀性,在医疗领域中获得了越来越广泛的应用。分析了合金元素、热处理工艺及多孔结构对多孔β钛合金性能的影响,介绍了多孔β钛合金的制备方法,包括粉末冶金法、凝胶注模成形法、激光快速成形技术,评述了各种方法的研究现状,并对各种方法的优缺点进行了比较,指出:目前多孔β钛合金的制备方法仍存在局限性,还需深入研究工艺参数与孔结构的关系,不断探索与创新多孔β钛合金的制备技术。     

多孔金属激光增材制造研究进展

激光增材制造技术具有柔性化程度高、适应性强、材料利用率高、近净成形等特点,被广泛的应用于兼具功能和结构作用的多孔金属的制备。多孔金属激光增材制造技术按孔形成机制的不同可分为直接成孔法、添加造孔剂法以及结构设计成孔法。在介绍多孔金属激光增材制造国内外研究现状的基础上,指出各制备工艺的特点,并展望了多孔金属激光增材制造技术的发展趋势。     

Gasar多孔合金研究进展

Gasar是一种基于气体在金属固/液两相中的溶解度差而发展起来的制备多孔金属的新工艺。如何获得气孔结构规则的多孔合金,是当前Gasar多孔材料大规模应用的技术瓶颈和研究热点之一。造成多孔合金气孔结构规则性难以控制的主要原因有：合金凝固时其界面前沿“糊状区”的影响,以及合金元素加入后,固-液界面失稳而导致的凝固模式改变;前期研究主要从制备技术改进和合金成分设计（微合金化）这两个角度,来弱化以上两个因素对气孔定向生长的影响。从制备技术发展（简单模铸法→连续区域熔炼法→连续铸造法）的角度,综述了国内外Gasar多孔合金的研究进展,总结了影响多孔合金气孔结构规则性的主要因素,分析了现有研究的不足,并对今后的发展方向进行了展望。     

钛铸锭现代熔炼技术

钛及其合金铸锭熔炼技术，从钛工业生产初期的非自耗真空电弧炉熔炼（NC）法发展到现在，已经形成了用真空自耗电弧炉熔炼（VAR）法生产钛及其合金铸锭的标准熔炼工艺．近年来航空、航天工业及其它领域对钛材质量要求的提高，推动了电子束、等离子冷炉床熔炼等新技术的发展，并形成了工业规模，为大大改善和提高钛及其合金铸锭的冶金质量提供了良好的条件．1钛及其合金铸锭的熔炼方法钛是活性金属，在高温下极易与氧、氮等气体反应，也几乎与所有的对蜗材料起反应．被污染的钛将失去原有的良好工艺性能．因此熔炼不能在大气中进行，必须在…     

高熵合金高能束增材制造及性能的研究进展

高熵合金（HEA）是目前材料和工程科学领域的研究热点。HEA不同于传统合金，由多种主要元素组成，因此HEA成分数量可能大大超过传统合金。HEA因其独特“近/等摩尔比”的成分构成，具备高硬度、抗氧化、抗腐蚀、耐高温、耐磨等优异的性能。增材制造（AM）与HEA结合可制备出高强度、高塑性、高度复杂几何体的金属零件。本文探讨了目前广泛使用的选区电子束熔化技术（SEBM）、选区激光熔化技术（SLM）、激光熔覆技术（LC）以及等离子熔覆技术（PC）。前两者用于制备块状HEA，后两者用于制备涂层HEA。SEBM制备的HEA延展性好，不易开裂；SLM制备的HEA成形精度、强度、表面光洁度高；LC制备的HEA熔覆层稀释度极低，组织致密；PC制备的HEA熔覆层几乎无气孔、无裂纹。本文系统总结了4种不同AM方法的技术特点，以及制备的HEA相较于传统铸造技术在微观结构特征、力学和耐腐蚀性能方面的优势，并详细介绍其内在机理。本文为开发AM制备高熵合金的前沿技术提供理论思路。     

脱合金法制备纳米多孔金属的研究进展

纳米多孔金属具有独特的物理、化学、力学性能,具有极大的科学与工程应用潜力.脱合金法是制备此类材料的有效技术,是实现其应用的关键.本文概述了脱合金法制备纳米多孔金属的原理,并从脱合金法制备纳米多孔金属的材料体系、初始材料的制备工艺以及纳米多孔金属的性能三方面综述了脱合金法制备纳米多孔金属的研究进展.     

粉末冶金技术制备金属多孔材料研究进展

金属多孔材料既有金属的性质,又因为孔的存在,而具有一系列功能特性,诸如密度低、比表面积大、机械强度高、通透性好等,是一种性能优异的多功能工程材料,因而在工程中得到广泛的应用.本文阐述了粉末冶金技术制备金属多孔材料的最新研究进展,主要分析了生物金属多孔材料、形状记忆合金多孔材料、多孔钨电极、多孔不锈钢和多孔铜的制备及研究进展.     

粉末冶金多孔材料

粉末冶金多孔材料,也称多孔烧结材料,由金属或合金粉末经成形、烧结工艺而制成。常用的金属或合金有青铜、不锈钢、铁、镍、钛、钨、钼以及难熔金属化合物等。粉末冶金多孔材料具有孔径和孔隙度均可控制、导热、导电、可焊接和加工、高的比强度、冲击韧性、能量吸收性能、化学活性、阻波性能、独特的光学性能、良好的透过性、选择性的渗透与吸附性、止振性能等一系列优异的性能。在气体和液体过滤、高温燃气的净化过滤、熔融金属的过滤、固体催化、缓冲器及吸震器、电极材料、屏蔽材料、流体分布装置、热交换器、加热器、散热器、结构材料、生物材料等领域得到广泛应用。     

泡沫钛材料的制备与应用研究进展

泡沫钛是一种新型多孔轻金属材料,具有密度小,比表面积大,比强度、比模量高,耐蚀性好以及优异的生物相容性和生物黏附性等特点,使得材料结构性能与功能性能完美地结合在一起.本文综合阐述了泡沫钛材料的制备工艺及特点,并对其应用前景和目前制备中尚存在的不足等情况进行了分析,目的在于促进该材料性能结构的进一步改善,并获得更广泛的应用前景.     

纳米陶瓷的研究进展

纳米陶瓷是指晶界宽度、晶粒尺寸、缺陷尺寸和第二相分布都在纳米量级上的陶瓷材料,因其克服了传统陶瓷脆性较大的致命缺点,并在超塑性、铁电性能和力学性能等方面具有特殊的性能,而受到人们的广泛关注。综述了纳米陶瓷粉体的制备方法,包括物理合成与化学合成两种方式。物理合成方法消耗较大的能量且设备投资较大,因此纳米陶瓷粉体的制备以化学合成为主。在制备粉体的后期,还需通过加入分散剂和超声等方法来解决其团聚的问题。成型与烧结过程直接影响纳米陶瓷的性能。成型过程包括干法与湿法成型。干法成型简单易行,成体均匀,但容易引入杂质;而湿法成型能最大程度地减少杂质与团聚,但其工艺复杂、条件苛刻。烧结方法分无压烧结和压力烧结。在烧结过程中,如何将颗粒限制在纳米级别上成为各种技术需要攻克的难点。最后,阐述了纳米陶瓷的力学性能、铁电性能和超塑性,并简要介绍其在防护与涂层、生物医学材料和器具等方面的应用与创新。     

医用多孔金属的制备及其生物活化研究进展

医用多孔金属材料,特别是多孔钛及钛合金能够提供与人体骨组织相匹配的力学性能,并促进骨组织长人以提高其与骨的固定度,在人体硬组织修复与替换方面具有广泛的应用前景。重点围绕多孔钛及钛合金的制备方法及适用于其复杂孔隙结构的表面生物活化方法,综述了各种方法在多孔钛及钛合金上的应用现状。目前适用于多孔钛及钛合金制备的技术主要有粉末冶金法、钛纤维烧结法、自蔓延高温合成法、选区电子束熔化技术和选区激光熔化技术,适用于多孔钛及钛合金表面生物活化的技术主要有溶胶凝胶法、仿生矿化法、电化学沉积法和微弧氧化法。多孔钛及钛合金的力学相容性和表面生物活性需要同时满足临床要求,才能进一步扩大其在医学领域的应用范围。     

泡沫或多孔钛的制备进展

泡沫或多孔钛是近年来快速发展起来的一类新型钛合金材料。它们兼具结构和功能的双重属性,在航空航天,生物医学,潜艇,汽车和环保等领域有着广阔的应用前景。本文综述了泡沫或多孔钛制备方法的最新进展。这些方法可以归纳为两类：第一类是基于粉末冶金,而第二类是基于物理或化学合成。详细介绍了每种方法的制备过程、工艺特点、所制备泡沫或多孔钛的孔结构特征和性能参数。通过比较分析,最后指出了泡沫或多孔钛制备方法的发展趋势。     

激光熔覆碳化钛增强钛基复合涂层研究进展

钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性强等显著优点,在航空航天、海洋工程等领域具有广阔的应用前景。然而,钛合金硬度低、耐磨性差,严重制约其在摩擦工况下的使用寿命。激光熔覆技术具有生产效率高、热影响区窄、结合强度高、组织致密等优势,被广泛用于钛合金零部件表面改性和熔覆修复。高硬、高模量碳化钛的热物性参数与钛合金基材相近,常被选作激光熔覆钛基复合涂层的增强相,以提高其耐磨性。介绍了碳化钛的晶体结构、生长形态和性能特点。综述了碳化钛增强钛基激光熔覆材料体系以及工艺参数对熔覆层成形质量、宏观形貌和微观组织的影响。重点从碳化钛增强相的分布、数量、尺度以及相结构等方面,论述了碳化钛增强钛基激光熔覆层的组织特征,同时阐述了碳化钛强化机制,讨论了碳化钛增强钛基激光熔覆层组织特征与耐磨性能的内在关联性。最后提出了目前激光熔覆碳化钛增强钛基复合涂层研究中存在的问题与展望。     

泡沫钛材料国内外研究现状及展望

泡沫金属不但具有金属优异的导电、延展等特性,而且还具有多孔材料的质轻、吸能、吸声等功能属性,已成为世界各国科研工作者研究的热点。而泡沫钛由于具有金属钛优异的物理和化学特性和多孔材料的特殊结构,在生物医用材料、抗冲击材料以及电池材料等方面具有广阔的应用前景。本文介绍了泡沫钛材料国内外的研究进展,包括它们的制备方法及应用情况,重点介绍了采用粉末烧结制备泡沫钛材料的方法,同时分析了泡沫钛材料现存的问题和发展趋势。     

多孔钛板静态抗拉强度的研究

采用松装烧结技术在不同条件下制备出多孔钛板.利用扫描电子显微镜分析多孔铁板的形貌,研究多孔钛板的粉末粒度、压制压力、烧结温度及厚度对其静态抗拉强度的影响.结果表明,选用的粉末粒度越小,多孔钛板的抗拉强度越大;并且抗拉强度随着压制压力、烧结温度和厚度的增大而增大-     

低温下纳米Ti02制备研究进展

纳米TiO2作为一种光催化材料在多种领域内具有极为广泛的用途.然而传统的制备工艺一般需要高温烧结,制备这类材料需要耐高温的基底,这就限制了其使用范围.另外,高温烧结易使晶粒长大,限制了其光催化活性,因此低温下制备TiO2材料具有重要的意义.综述了在低温下纳米TiO2的制备方法,主要包括水热合成法、低温液相法、脉冲沉淀技术、微波水热晶化法和自组装方法.分别评述了这些制备方法的具体特点和有待解决的问题.     

不同类型多孔结构生物材料支架制备及其性能优化

多孔支架是组织工程应用中的关键环节,类似细胞外基质的作用,支撑细胞的粘附和随后细胞向组织的衍化。虽然目前已采用多种制备技术研发出大量的多孔支架,但是多孔生物材料支架的制备和性能优化,仍然是组织工程支架领域的研究热点。结合实验室工作,综述了多种制备不同类型多孔结构生物材料支架的制备技术,主要包括颗粒和纤维堆积型支架、泡沫浸渍法支架和颗粒制孔支架等的制备技术,并阐述了这些制备技术对多孔结构支架的孔结构、贯通性和力学性能的改善效果。其目的旨在提供满足组织工程需求的多孔生物材料支架。     

海水环境中金属材料腐蚀磨损及耐磨防腐一体化技术的研究进展

随着"建设海洋强国"战略的实施,发展海洋装备、建设海洋工程成为推进和实施国家海洋战略的重要内容。鉴于海洋装备长期服役于海洋环境,因此海洋工程材料的腐蚀损伤是不可回避的关键问题,尤其是海洋装备中的运转部件,如海水泵、阀、海水液压传动系统、水下作业机器手、深海勘探和开采装备等面临腐蚀与磨损的耦合损伤。基于此,针对典型金属材料在海水环境中的腐蚀磨损失效行为及机理,综述了服役工况、腐蚀介质、电化学及材料因素对典型金属材料(如不锈钢、钛合金、铝合金、镍合金)在海水环境中腐蚀磨损性能的影响,综合分析了服役工况、腐蚀介质浓度、p H值、外加电位与材料性能之间的关系,阐明了金属材料腐蚀磨损过程中腐蚀、磨损及其交互作用。在此基础上,对比了一系列耐磨与防腐一体化涂层技术,如PVD涂层、热喷涂涂层、电镀涂层及聚合物粘结涂层的腐蚀磨损性能及典型应用,分析了耐磨与防腐一体化防护材料对腐蚀磨损性能的优化机理,以期为解决金属材料的腐蚀磨损问题提供有益借鉴。