ECAP对SLM纯钛组织及其耐腐蚀性能的影响

为了提高纯钛在林格氏模拟体液和模拟口腔唾液环境中的耐腐蚀性能,采用等通道转角挤压（ECAP）技术对激光选区熔化（SLM）技术制备的商业纯钛进行改性处理。通过透射电子显微镜和电子背向散射衍射技术对SLM纯钛和SLM+ECAP纯钛进行组织检测,并在三电极体系下进行耐腐蚀性能的测试。结果表明：SLM+ECAP纯钛比SLM纯钛试样的晶粒尺寸小,晶界多,位错密度增大,极图的择优取向不太明显,但极密度有所增加。在林格氏模拟体液和模拟口腔唾液环境中,SLM+ECAP纯钛比SLM纯钛的自腐蚀电流密度小,极化电阻大,阻抗半径大。采用ZSimpWin软件对交流阻抗谱进行等效电路拟合,拟合结果和实验测量数据较为吻合。SLM+ECAP纯钛的耐腐蚀性能比SLM纯钛好。     

超细晶钛及钛合金的腐蚀性能研究进展

通过剧烈塑性变形(SPD)技术制备的超细晶钛及钛合金,不仅具有优异的力学性能,其腐蚀性能也与普通粗晶材料明显不同。概述了通过SPD制备的超细晶钛及钛合金的组织特点,从实现超细化前后耐蚀性能的变化方面,介绍了国内外关于超细晶钛及钛合金腐蚀性能的最新研究进展。从位错密度、织构及晶粒尺寸分布等方面,归纳总结了不同因素对超细晶钛及钛合金腐蚀性能的影响。此外,还探讨了未来超细晶钛及钛合金腐蚀行为的研究方向,以期为研制兼具高强度和优良耐蚀性的新型材料提供借鉴。     

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...     

生物医用钛合金及生物涂层制备技术研究进展

介绍了医用钛合金及生物涂层制备技术的研究状况和最新进展,指出了生物医用钛合金和生物涂层制备技术研究中存在的问题和发展方向。     

等通道转角挤压法制备超细晶纯钛的研究进展

近年来,围绕超细晶纯钛的制备及其性能提升方面开展了许多研究。本文综述了制备超细晶纯钛块材的等通道转角挤压工艺及其重要参数,分析了挤压过程中纯钛的位错滑移及孪晶变形机制。超细晶纯钛的强度、塑性、抗疲劳性能显著提高,而耐蚀性测试结果呈多样性,有待进一步研究。等通道转角挤压和后续热机械处理的结合,可进一步提高超细晶纯钛的综合性能,表明采用ECAP技术制备的超细晶纯钛在各行各业有着广阔的发展前景。     

医用钛合金的微弧氧化膜层组织及其磨损性能

采用微弧氧化方法对医用钛合金表面进行改性,利用X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)对微弧氧化膜层的表面形貌和化学成分进行分析,通过小振幅往复摩擦磨损试验测量膜层的耐磨损性能.结果表明:钛合金经过微弧氧化表面处理后,所得膜层存在不同尺寸的放电微孔,氧化膜内层相对外层较为致密;膜层主要由大量金红石型TiO2相、非晶相SiO2及少量锐钛矿型TiO2相组成;与基体相比,微弧氧化膜层的初期摩擦因数从0.7降低至0.1,耐磨性提高.     

ECAP制备超细晶钛的力学性能研究

采用等径弯曲通道变形成功实现工业纯钛室温8道次变形.ECAP变形后,工业纯钛晶粒明显细化,力学性能显著提高,抗拉强度从407MPa提高到791MPa,并保持良好塑性,硬度最终达到2641 MPa,成为高性能超细晶纯钛.     

原始晶粒尺寸对ECAP变形纯钛组织性能的影响

室温下,对923 及1023 K退火1 h所得的不同原始晶粒尺寸的工业纯钛进行ECAP变形。通过TEM、EBSD、室温拉伸和显微硬度测试研究原始晶粒尺寸对ECAP变形纯钛组织性能的影响。探讨纯钛ECAP变形孪生行为和变形机制。结果表明,退火温度越高,原始晶粒尺寸越大。1道次变形后,1023 K退火纯钛的晶粒细化效果更显著。4道次变形后,923 K退火纯钛的组织更细小均匀。随着变形道次的增加,屈服强度不断增大,1道次变形后增幅最大,约为100%,且原始晶粒尺寸越大,强度增幅越大。纯钛ECAP变形机制包括位错滑移和孪生,原始晶粒尺寸越大,孪晶数量越多。     

医用钛及钛合金表面涂层研究进展

概述了钛及钛合金在医学领域的发展现状,以及常用的钛及钛合金表面处理技术,重点介绍了医用钛及钛合金表面耐蚀耐磨涂层、生物活性涂层和表面抗菌涂层的研究现状和发展趋势。在钛及钛合金表面制备涂层能够使其更适合作为植入物在医学领域应用,但由于涂层自身还存在一定局限性,临床试验也需要大量的时间,目前涂层还没有大规模应用到临床医疗中。为了尽可能地改善单一涂层存在的缺陷,多组元、多层复合涂层是目前医用钛及钛合金表面涂层的研究重点。     

生物医用植入钛及钛合金的力学性能研究及进展

生物医用植入纯钛具有低密度、优越的耐蚀性、无致敏性和良好的生物相容性，而医用植入钛合金还具有高比强度、较低的弹性模量及易加工等优良特点。所以生物医用植入钛及钛合金已成为外科植入件优选的替代材料。本文重点介绍了人体硬组织修复与替换材料新型钛合金的生物相容性、力学性能、合金添加元素对力学性能的影响和最新研究进展，并指出了未来研究的发展方向。     

国外生物医用钛合金的发展现状

综述了近年来国外在生物医用钛及钛合金方面的研究与开发现状。为了取代普遍使用的Ti-6Al-4V合金,研发了多种无毒无敏感性元素、低弹性模量、高力学性能的新型β型钛合金;采用多孔技术并调节孔隙率,使材料的弹性模量与人体骨骼基本相当,通过将聚合物渗入到多孔钛的方法弥补多孔钛强度的降低,并使材料具有更好的生物相容性;为适应矫形外科领域的需求,开发了多孔TiNi超弹性形状记忆合金,从而克服了骨与植入体之间结合力弱以及弹性模量不匹配的弊端。此外,研发了多种不含毒性和过敏性元素的β型超弹性形状记忆钛合金,可以替代TiNi合金而更安全地应用于医学领域;开发了多种钛的表面改性技术,通过改性层的沉积及表面硬化使植入体的生物相容性和抗磨损性得到提高。     

多弧离子镀沉积Ti/TiN多层薄膜的摩擦磨损及电化学性能

软硬交替多层结构的薄膜因其优异的抗摩擦磨损性能和耐腐蚀特性使其在工程领域具有重要的应用价值。利用多弧离子镀在不锈钢和Si(100)表面沉积了Ti N单层薄膜和3种不同Ti/Ti N调制比的多层膜,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、CSM摩擦磨损试验机和电化学工作站分别分析了薄膜的结构特征、耐磨损性能和电化学性能。结果表明:多层膜层状结构明显,Ti N相出现(111)面择优取向;Ti与Ti N沉积时间比为1∶5的样品具有较低的摩擦因数(0.26)和磨损率(6.6×10–7 mm3·N–1·m–1);在3.5%Na Cl溶液中,多层膜样品的腐蚀电流密度较不锈钢基体降低了两个数量级,腐蚀电位较不锈钢基体明显提高,表明多层膜可以提高不锈钢基体的耐腐蚀性。     

生物医用TiNi形状记忆合金表面改性研究进展

本文介绍了近年来TiNi形状记忆合金表面改性方面的研究发展状况,重点评述了离子注入、表面涂层和氧化法的改性结果,并提出了其中存在的问题和未来发展方向。     

生物医用钛基无镍记忆合金研究进展

综述近年来国内外关于Ti基无Ni记忆合金的研究进展,主要介绍Ti-Nb和Ti-Mo基二元及三元合金的记忆性能和超弹性行为,重点评述合金的微观结构、相变以及力学性能等特点,并提出一些值得关注的问题。     

The Effect of Boronizing on Metallic Alloys for Automotive Applications

In this study the wear resistance, corrosion resistance, and oxidation resistance of boronized metallic alloys were investigated. Thermochemical treatment was performed by powder pack boronizing process at temperature 850-950 °C for 4 h. Saw-tooth morphology and smooth interface microstructures were observed with an optical microscope; microhardness was measured across the coating depth. The phases present in the boron coatings depend on the substrate material. High-temperature oxidation resistance was investigated and it was found that boron coating on ferrous alloys can resist temperatures up to 800 °C. The corrosion resistance of the boronized samples was improved and the corrosion rate was calculated for boronized and plain specimens. Wear testing was conducted by following the procedures of ASTM G99, ASTM D2526, and ASTM D4060. The obtained experimental results revealed that boronizing significantly improves the wear-resistance, corrosion-resistance, and oxidation resistance of metallic alloys. This article was presented at Materials Science & Technology 2007, Automotive and Ground Vehicles symposium held September 16-20, 2007, in Detroit, MI.     

钛合金表面高硬度微弧氧化膜的制备和耐磨性研究

目的 在钛合金表面制备高硬度、高耐磨的微弧氧化膜,并研究其摩擦磨损性能。方法 采用较高浓度的铝酸盐电解液在钛合金表面制备了微弧氧化膜,通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线能量色散谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）,对膜层的微观形貌和组成进行表征。采用辉光放电光谱仪（GDOES）分析膜层厚度方向的元素变化情况。利用显微硬度计测试膜层硬度,利用摩擦试验机测试膜层的摩擦磨损性能,并通过三维轮廓仪分析磨痕轮廓。结果 膜层主要由Al2TiO5和γ-Al2O3相构成,有少量的金红石型TiO2相;随着铝酸盐浓度的增大,微弧氧化膜的表面形貌和元素分布更均匀、一致,内部的孔隙和微裂纹更少。膜层硬度较Ti6Al4V基材有大幅提升,且随铝酸盐浓度的增大而升高,最高可达1140HV。膜层在稳定摩擦阶段的摩擦系数介于0.55~0.65之间,随着铝酸盐浓度的升高,磨痕深度减小且磨损率降低。结论 高浓度铝酸盐电解液中制备的微弧氧化膜具有较高的硬度,在滑动干摩擦条件下表现出优异的耐磨性。     

纳米压痕法分析ECAP变形工业纯钛的力学性能

采用等径弯曲通道变形(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)技术制备了不同晶粒尺寸的超细晶工业纯钛,通过纳米压痕测试技术对ECAP变形工业纯钛的力学性能进行研究,讨论了加载应变速率和晶粒尺寸对工业纯钛硬度测试结果的影响,进一步分析了ECAP变形工业纯钛的应变硬化能力和残余应力。结果表明:随着加载应变速率的增大和晶粒尺寸的减小,工业纯钛的硬度值增加。硬度-位移曲线表现出具有硬化效应的压痕尺寸效应(Indentation Size Effect,ISE)。纳米压痕形貌表明:ECAP变形工业纯钛的应变硬化能力降低,存在残余压应力。     

ECAP对连铸Cu-Ag合金断口形态及力学性能的影响

采用连续铸造和等径角挤压变形(ECAP)加工集成技术制备Cu-Ag合金,研究其力学性能和相应的拉伸断口形态。研究发现,Cu-Ag合金的强度随着ECAP加工道次和Ag含量的增加而增加,而延伸率却下降。连续铸造和ECAP加工的合金与传统浇铸和ECAP加工的合金相比,缩颈前静态韧性有所提高。同时发现,只有连铸的Cu-Ag合金在断裂前表现出缩颈现象,而经ECAP挤压后试样的断裂变为剪切模式,随着ECAP道次的增加出现不同的剪切断裂角。基于实验结果,讨论了经ECAP挤压后连铸Cu-Ag合金的拉伸断裂机制。     

工艺参数对电沉积制备铝镁合金的影响

目的以AlCl_3和LiAlH_4为溶质,苯和四氢呋喃为溶剂,进行电沉积铝镁合金,探索制备铝镁合金的最佳工艺条件。方法在AlCl_3-LiAlH_4-苯-四氢呋喃体系中,采用镁作阳极,通过预电沉积获得一定浓度的Mg~(2+),从而进行电沉积制备铝镁合金镀层。改变电流密度、沉积时间、预电沉积时间和预电沉积次数等参数,以探究工艺参数对铝镁镀层的形貌、晶粒大小和镁含量的影响,并通过SEM和EDS检测和分析铝镁合金的镀层形貌、成分及含量。结果镀层主要成分为Al_3Mg_2和Al_(12)Mg_(17),当电流密度为16.67 m A/cm~2时,获得的镀层表面效果最好,其晶粒尺寸可达1~2mm。预电沉积次数越多,通过预电沉积获得的Mg~(2+)越多,铝镁合金镀层中镁的含量越高,最高可达2.93%(质量分数)。结论在一定范围内,镀层中的镁含量随预电沉积时间的增加而提高。预电沉积次数越多,通过预电沉积溶解的Mg~(2+)越多,铝镁合金镀层中的镁含量越高。当沉积时间过长时,不利于镀层中镁含量的提高。铝镁镀层中的镁含量越高,电化学阻抗越大,腐蚀电位越大,镀层的耐腐蚀性能越好。