医用金属材料腐蚀疲劳性能研究进展

结合文献和课题组的研究,对医用金属材料腐蚀疲劳性能的研究进展进行了总结,分别从腐蚀疲劳的危害性、分类、设计、控制等几个方面进行了阐述。腐蚀疲劳失效首先发生于材料表面,医用材料-生理环境的界面对于植入器械手术成功与否有着至关重要的作用,可以根据裂纹扩展速度曲线特征,将腐蚀疲劳分为三类。医用金属材料的腐蚀疲劳性能研究应考量其服役环境进行设计,可以通过表面处理、合金化等方法改善医用金属材料的腐蚀疲劳性能。医用金属材料腐蚀疲劳性能研究的一些基础问题仍待解决：医用金属材料在微生物参与下的腐蚀疲劳行为及其相关机制亟待阐述;医用金属材料的微生物腐蚀疲劳研究是一个系统、长期、复杂的过程,需要合理地建立实验模型,将三维有限元与传统实验方法有机结合,进一步指导医用金属材料相关器械的设计;新的合金成分设计、新的加工制造方式所获得的新型合金生理环境下的腐蚀疲劳性能,其相关数据亟待完善,这关系到新型医用金属材料长期使用的生物安全性问题,亟需开展大量的基础研究工作。在综合评述医用金属材料腐蚀疲劳性能研究现状的基础上,对医用金属腐蚀疲劳在学科交叉研究和新材料基础研究方面的发展趋势进行了展望。     

金属材料的空化腐蚀行为及影响因素研究进展

综述了金属材料的空化腐蚀行为及影响因素研究现状。介绍了现阶段金属材料空化腐蚀的主要研究方法,以及几种典型金属材料(Fe、Cu、不锈钢、Ti和形状记忆合金)的空化腐蚀行为。重点阐述了材料力学性能、材料化学成分和微观组织结构、表面形貌和外界环境等主要因素对金属材料空化腐蚀行为影响的研究情况,并指出了金属材料空化腐蚀进一步研究的方向。     

医用金属材料离子释放机制、致病机理及防护

结合近年来国内外医用钛合金等金属材料在生物体和人体临床应用研究成果,研究了人体植入物等医用金属材料中Ni、Al、V等有害离子的释放机制、致病机理及防护(涂层)方法。系统分析了常用医用金属材料Ti6Al4V和Ti Ni形状记忆合金等钛合金在腐蚀等作用下有害离子的释放机制,有害离子及其形成化合物对人体的毒性作用,和常用表面改性技术制备涂层对于有害离子的抑制和防护作用。研究结果表明,近年来发展起来的表面改性技术显著提高钛合金耐蚀性,可以有效抑制有害离子的释放,提高钛合金的生物相容性。     

纯镁的生物腐蚀研究

镁及其合金作为生物医用材料具有明显的优势,可以利用其耐蚀性差的特点,发展新型医用可降解镁金属材料．本文选择纯镁为主要研究对象,从杂质含量、加工处理状态等方面研究了两种纯镁在生理盐水中的腐蚀规律,表明降低纯镁中杂质元素的含量和细化晶粒可以提高纯镁在生理盐水中的开路腐蚀电位,减缓腐蚀速率．纯镁的腐蚀速率可以通过调整杂质含量、晶粒细化和固溶处理等方法进行控制,适宜发展成为一类新型的医用可降解金属材料．     

医用镁合金的生物腐蚀及高分子涂层处理

利用镁及镁合金的易腐蚀性能来发展可生物降解医用金属材料.选用2种商业镁合金,通过对电化学腐蚀性能及生物相容性的研究,得出含稀土元素的镁合金更适合作医用材料;并考察了壳聚糖涂层对镁合金腐蚀性能的影响,表明壳聚糖涂层能够减缓腐蚀速率,并且处理方式不同,影响不同,为稀土镁合金作为可生物降解医用金属支架材料提供了初步的理论基础.     

生物医用金属材料研究现状与应用进展

生物医用金属材料又称医用金属材料或外科用金属材料,当生物医用金属材料广泛被用于植入材料时,长期的实用性与安全性便成为了对医用金属材料的第一要求。生物医用金属材料在临床上已经取得了广泛的应用,同时也具备重要的深入研究价值。文章综述了生物医用金属材料的最新研究进展,详细介绍了钛基、钴基、镁基、锆基、锌基、铝合金以及不锈钢、钨、贵金属等生物医用金属材料的研究与应用进展,展望了未来研究的发展方向及临床的应用前景。文章指出虽然生物医用金属材料在过去的几十年中已得到较快的发展,但在临床上广泛使用的仍然是有限的几种,因此加大新型医用金属材料的研究并推动其发展显得尤为必要。     

医用可降解镁合金腐蚀疲劳行为研究进展

镁合金由于良好的生物安全性和力学承载性,同时兼具可控的体内外降解速率,被誉为新一代的"革命性医用金属材料"。然而,在湿润气氛条件下镁合金的耐蚀性能较差,尤其是在复杂载荷和腐蚀疲劳作用下(经历动态交变载荷及腐蚀介质协同作用)镁合金的力学固定/支撑功能急剧骤减,导致植入物过早/提前失效。因此,本文从医用镁合金疲劳失效的施加载荷、频率与腐蚀因素的耦合机理出发,针对医用镁合金体内外腐蚀疲劳寿命、断口微区特征和腐蚀速率间定量关系,阐述交变载荷下腐蚀疲劳失效微观机制。同时,深入解析了疲劳微裂纹萌生/扩展机理,全面总结了提升镁合金腐蚀疲劳性能的举措,以及展望了生物医用可降解镁合金的应用前景和发展方向。     

金属材料的电偶腐蚀及其防护技术研究进展

金属材料腐蚀现象随处可见,电偶腐蚀是金属材料的一种特殊腐蚀形式,不仅会导致金属材料使用寿命下降,加快金属构件失效,还会引发其他一系列局部腐蚀行为,具有严重的破坏性.针对异种金属材料电偶腐蚀问题介绍了电偶腐蚀基本原理和主要特点;阐述了异种金属材料电偶腐蚀研究进展与常用研究方法,并对电偶腐蚀防护技术进行了总结,提出电偶腐蚀...     

金属材料的腐蚀疲劳研究进展

由于腐蚀环境无处不在,金属材料极易被腐蚀;在腐蚀与疲劳的双重作用下,其寿命大幅降低。对腐蚀环境的分类、影响金属材料腐蚀疲劳的因素、金属材料腐蚀疲劳寿命预测模型与退化规律等方面进行综述,并展望金属材料腐蚀疲劳研究的未来发展趋势。该研究可为增强金属材料的耐腐蚀性提供参考。     

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。     

生物医用钛合金的研究进展

钛合金具有较低的弹性模量、优异的耐腐蚀性能和生物相容性,是理想的生物医用材料.综述了医用钛合金的发展过程及新型医用β钛合金的研究现状,以及开发的新合金系列.目前开发的医用钛合金中,Ti-35Nb-7Zr-5Ta和Ti-29Nb-13Ta-7.1Zr合金的弹性模量为55 GPa,与致密骨的弹性模量很接近,与人体骨有较好的...     

TA16和TA17钛合金在高温高压水中的腐蚀行为研究

研究了TA16和TA17钛合金在高温高压中性水质中的电化学行为、均匀腐蚀行为和应力腐蚀行为.结合SEM和XPS分析技术,分析了腐蚀后合金表面形貌和氧化膜的组成.研究结果表明:在高温高压中性水质中,两种钛合金具有很好的耐腐蚀性能,TA16钛合金的钝化性能、抗均匀腐蚀和抗应力腐蚀性能均优于TA17合金,腐蚀后两种钛合金表面生成了表层由TiO2组成、内层由TiO2、Ti2 O3和TiO组成的致密氧化膜.     

液态金属腐蚀的研究进展

分析了液态金属对固态金属材料的腐蚀形式,就国内 外关于纯金属、合金材料在液态金属中的腐蚀行为及防护措施的研究进展作了评述,并对液 态金属腐蚀的研究方向提出一些建议.     

工业纯钛TA2在含硫化物深海水环境中的应力腐蚀行为

深海水环境具有静水压力大、溶氧量低、侵蚀性离子复杂等特点,使得深海水环境具有较强的腐蚀性。目前,钛及钛合金在深海环境下的腐蚀及应力腐蚀行为机理尚不清楚,这对钛合金在深海环境中的应用造成较大的威胁。文中采用电化学方法及U型弯试验研究了工业纯钛TA2在模拟深海环境下的电化学行为及应力腐蚀行为。结果表明,静水压力对TA2均匀腐蚀及阴极析氢反应均有所促进,随着静水压力增大,TA2腐蚀电流密度及析氢电流密度均增加。硫化物的加入一定程度上降低了TA2钝化膜稳定性,并对阴极析氢反应有较为明显的促进。应力腐蚀试验表明深海硫化物作用下TA2具有一定的应力腐蚀敏感性。TA2在深海条件下,虽然SCC以氢致开裂为主,但是由于氧含量与浅海等环境的不同,阳极溶解机制也是TA2在深海条件下SCC开裂的原因。     

氢燃料电池中钛双极板研究进展

钛及钛合金密度低、比强度高且在酸性环境中耐蚀性优异,在氢燃料电池双极板中具有较高的应用价值。回顾了近年来氢燃料电池用钛双极板的研究进展,详述了钛双极板表面改性技术的研究成果,包括掺杂合金元素、钛表面涂覆金属基涂层(贵金属、金属碳/氮化物等)和碳基涂层(石墨、无定型碳等)。涂层结构组织的复合化和纳米化,有利于提升钛双极板的耐蚀性、导电性和疏水性,其对于提升氢燃料电池的性能及保证其运行的稳定性和耐久性具有重要作用。     

Ti8LC钛合金与主要结构材料的电偶腐蚀及防护研究

通过测定表面防护处理前后,Ti8LC钛合金、7710铝合金、ZL59铝合金、30CrMnSiA高强钢的电极电位,以及Ti8LC钛合金与其余3种材料组成偶对后的电偶腐蚀电流-时间曲线,研究了表面防护处理前后3种偶对的电偶腐蚀行为,并评估了电偶腐蚀敏感性.研究结果表明:Ti8LC与7710铝合金、ZL59铝合金、30CrMnSiA钢偶接时,会产生严重的电偶腐蚀,必须进行表面防护处理才能使用;采用涂层前处理+有机涂层防护的方法,可有效阻止Ti8LC钛合金与铝合金和高强钢的电偶腐蚀.     

医用钛合金及其表面活化的研究现状

医用Ti合金具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和生物相容性,在医学临床上获得广泛应用,但是其耐磨性能和生物活性等方面仍不够理想,耐腐蚀性能也有待于进一步提高.开发具有更佳综合性能的医用钛合金,或对现有成熟医用钛合金进行表面改性是解决上述问题的有效途径.本文综述了医用钛合金的发展及其存在的问题和表面活化研究进展,并对医用Ti合金的表面活化的前景进行了展望.     

表面处理对TC2钛合金电偶腐蚀的影响

针对航空Ti合金与不同表面处理状态下Al合金、高强 钢之间的偶合，研究了在35%NaCl溶液中，阳极、镀铜、镀镉、磷化等处理方法对异接金属腐蚀的影响作用；采用电偶实验方法研究了上述表面处理方法对电偶电流大小，及电偶电流随时间变化规律的影响；结合扫描电镜、能谱分析，探讨了腐蚀的形式及腐蚀原因.