新型医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金在Hanks溶液中的电化学腐蚀行为研究

采用极化曲线分析、电化学阻抗谱（EIS）测试和浸泡实验的方法,并结合XPS,XRD和SEM等分析手段对新型医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金在37℃的Hanks人工模拟体液中的电化学腐蚀行为进行了研究,并与纯Ti和Ti-6Al-4V合金进行了比较.结果表明:在37℃的Hanks溶液中,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金的腐蚀电流密度与纯Ti相等,并且钝化性能优于纯Ti和Ti-6Al-4V,这与其钝化膜中存在大量的Nb₂O₅密切相关;EIS结果显示,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金表面形成内层致密而外层疏松的双层钝化膜结构,致密层特性对材料的耐蚀性能起到决定性作用;随着浸泡时间的延长,致密内层的电阻大幅度提高,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金的耐蚀性能增强,同时疏松外层中的微缺陷发展成为宏观裂纹,造成疏松外层整体脱落.     

超弹性Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金的马氏体相变研究

马氏体β型Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金(Ti2448合金)在室温下表现出良好的超弹性能,可回复应变可达3.3%,明显高于Ti-6Al-4V合金和Ti-Nb二元超弹性合金。法国学者Y.Yang等利用拉伸试验、原位同步辐射X射线衍射(SXRD)、动态力学分析技术(DMA)研究了超弹性Ti2448合金的马氏体相变。实     

Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金疲劳缺口敏感性

研究不同缺口半径和应力比对Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金室温高周疲劳性能的影响.结果表明:缺口的存在明显降低合金的疲劳强度,缺口半径和应力比的变化对合金的组织及缺口敏感性影响不大,仅疲劳强度稍有变化.与其他类型常用钛合金相比较,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金具有低的室温疲劳缺口敏感性,这主要归因于其良好的室温塑性以及超弹性变形特点.     

牙科用铸造Ti-15Zr-4Nb-4Ta合金

Ti，Zr，Nb，Ta等金属具有优越的生物相容性．被广泛应用到生物材料中。日本学者Yoshimitsu Okazaki等人研究了铸造Ti-15Zr-4Nb-4Ta合金、Co-Cr-Mo和Ti-6Al-7Nb合金的室温力学性能和疲劳强度，并对Ti-15Zr-4Nb-4Ta合金制作的假牙牙托进行了超过1年的临床观察。     

Ta含量对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-xTa合金力学性能和腐蚀性能的影响

系统研究了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta(x=0,0.2,0.5,1.0,3.0,5.0)合金的微观组织、拉伸性能、夏比冲击韧性和耐海水腐蚀性。结果表明,经α+β两相区锻造后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-5Ta合金获得片层组织,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta(x=0,0.2,0.5,1.0,3.0)均获得双态组织。XRD、TEM和选区电子衍射表明,在添加Ta元素后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金没有新相产生。对于双态组织Ti-6Al-3Nb-Zr-1M0-x Ta合金,随着Ta含量的增加,其Mo当量逐渐增加,导致其屈服强度、抗拉强度和显微硬度均有所提高。而Ta含量对冲击吸收功的影响规律与屈服强度和抗拉强度的影响规律相反,其大小与冲击断口剪切唇区面积一致。当Ta含量超过1.0%(质量分数)时,由于α和β相之间的标准平衡电位差逐渐增大,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金的耐海水腐蚀逐渐降低。综合考虑强度、冲击韧性和耐海水腐蚀性能,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-1Ta合金综合匹配性最好,具有良好的海洋工程应用潜力。     

Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金的磨损特性

利用环块式腐蚀磨损试验机研究了Ti-29Nb-13Ta-4.6Zrβ型医用钛合金的磨损特性,并与传统医用钛合金Ti-6Al-4V进行了比较.研究表明在空气中干磨,Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金及Ti-6Al-4V合金的抗磨能力主要取决于合金的硬度及抗拉强度等力学性能;在0.9%NaCl溶液中磨损,Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金抗腐蚀磨损能力低于Ti-6Al-4V.Nb含量的提高可以增强Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金的抗腐蚀磨损能力.     

Ta含量对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-xTa合金力学性能和腐蚀性能的影响（英文）

系统研究了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta (x=0, 0.2, 0.5, 1.0, 3.0, 5.0)合金的微观组织、拉伸性能、夏比冲击韧性和耐海水腐蚀性。结果表明,经α+β两相区锻造后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-5Ta合金获得片层组织,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta (x=0, 0.2, 0.5, 1.0, 3.0)均获得双态组织。XRD、TEM和选区电子衍射表明,在添加Ta元素后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金没有新相产生。对于双态组织Ti-6Al-3Nb-Zr-1M0-x Ta合金,随着Ta含量的增加,其Mo当量逐渐增加,导致其屈服强度、抗拉强度和显微硬度均有所提高。而Ta含量对冲击吸收功的影响规律与屈服强度和抗拉强度的影响规律相反,其大小与冲击断口剪切唇区面积一致。当Ta含量超过1.0%(质量分数)时,由于α和β相之间的标准平衡电位差逐渐增大,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金的耐海水腐蚀逐渐降低。综合考虑强度、冲击韧性和耐海水腐蚀性能,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-1Ta合金综合匹配性最好,具有良好的海洋工程应用潜力。     

新型医用Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr和Ti-35Nb-1.3Mo-3.7Zr合金在林格溶液中的电化学腐蚀行为

采用开路电位、动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)测量方法研究了新型医用钛合金Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr和Ti-35Nb-1.3Mo-3.7Zr在林格溶液中的电化学腐蚀行为,计算了2种合金在林格溶液中的腐蚀电位(φcorr)、腐蚀电流(Icorr)及钝化电流(Ipass),并根据EIS曲线建立了等效电路进行参数分析,同时与Ti-6A1-4V(TC4)合金进行比较。结果表明:Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr、Ti-35Nb-1.3Mo-3.7Zr和TC4合金的Icorr和Ipass依次增大,而φcorr依次减小。EIS结果分析显示,3种合金在林格溶液中均可形成致密内层和疏松外层的双层钝化膜,其中致密内层钝化膜对合金表面的保护起主要作用。3种合金的致密内层的阻挡作用按TC4、Ti-35Nb-1.3Mo-3.7Zr和Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr的顺序递增。     

粉末冶金Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金组织演变及其力学行为

采用粉末冶金法对不同球磨时间的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金机械合金化粉末塑变行为,热压烧结材料的微观组织结构和力学行为进行了研究。研究结果表明：塑性良好的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V粉末随着球磨时间增加首先变形为大尺寸的片状、后经持续的加工硬化破碎成絮状;热压烧结能够制备微观组织可控晶粒细化的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金,合金由单一的Nbss相构成,Ti、Al、Cr、V元素固溶引起Nb晶格尺寸减小0.0685 ?;随着球磨时间增加合金晶粒明显细化进而显著提高了合金的维氏硬度和室温压缩强度,其变化符合材料硬度和强度的Hall-Petch规律。粉末冶金制备Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金的各项力学性能明显优于熔铸法制备合金。     

热处理对Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金组织和性能的影响

研究了热处理对铸造Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金的片层晶团尺寸的细化作用的影响.结果表明:铸造Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金的700℃高温强度比室温提高了130～200 MPa.室温及高温断裂伸长率都比较小,但高温的断裂伸长率相对于室温有很大的提高.在α+γ两相区长时间保温后慢冷和循环热处理的细化作用明显.片层晶团尺寸细化后,室温、高温强度以及高温持久性能都提升不大.     

Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金冷轧显微组织及力学性能研究

通过金相观察、透射电镜分析以及拉伸测试研究了不同冷轧变形量下Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金板的微观组织和力学性能。金相观察表明,该合金冷轧板随变形量增加晶粒显著细化。透射组织以及对应的选区电子衍射结果证明了该合金冷轧状态下应力诱发马氏体的存在。拉伸测试结果表明随着变形量的增加,屈服强度和抗拉强度都逐渐提高,杨氏模量几乎不受影响。     

孔隙率对Ti-7.5Nb-4Mo-2.5Sn形状记忆多孔合金超弹性能的影响

研究了孔隙率对Ti-7.5Nb-4Mo-2.5Sn形状记忆多孔合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着孔隙率的增大,孔径逐渐增大且逐步连通,合金的弹性模量、屈服强度和压缩强度逐渐下降。不同孔隙率Ti-7.5Nb-4Mo-2.5Sn多孔合金均具备超弹性能,但孔隙率的增加会使合金超弹性能下降。     

孔隙尺寸对Ti-7.5Nb-4Mo-2.5Sn形状记忆多孔合金超弹性能的影响

研究了孔隙尺寸对Ti-7.5Nb-4Mo-2.5Sn形状记忆多孔合金微观组织、力学性能及超弹性能的影响。结果表明,不同孔隙尺寸的Ti-7.5Nb-4Mo-2.5Sn多孔合金均由大部分β相组成,并含有少量α和α"马氏体相。随着造孔剂尺寸的增大,多孔合金孔隙尺寸逐渐增大。孔隙尺寸的增加使合金的弹性模量、屈服强度和压缩强度逐渐下降。不同孔隙尺寸的Ti-7.5Nb-4Mo-2.5Sn多孔合金均具备超弹性能,但孔隙尺寸的增加会使合金超弹性能下降。     

SPS烧结Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金在Ringer's模拟体液中的电化学腐蚀行为

采用放电等离子烧结技术制备了Ti-35Nb-7Zr-5Ta(Ti-Osteum)生物医用钛合金。以生物医用金属材料纯Ti(TA1)和Ti-6Al-4V(TC4)合金为对比材料,利用开路电位、动电位极化曲线和电化学阻抗谱等方法研究了该合金在Ringer's模拟体液中的电化学腐蚀行为及其腐蚀机理。结果表明:与TA1和TC4合金相比,SPS烧结的Ti-Osteum合金在模拟体液中具有最小的腐蚀电流密度和较小的钝化电流密度、较大的容抗弧以及接近的腐蚀电位,从而显示了优于TC4和TA1的良好耐腐蚀性能。SPS烧结Ti-Osteum合金在模拟体液中耐腐蚀性优异的主要原因是具有单相β型组织,并且表面出现稳定的复合氧化物钝化膜。     

SPS烧结Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金在Hank's模拟人工体液中的电化学腐蚀行为

利用放电等离子烧结技术制备了生物医用Ti-35Nb-7Zr-5Ta(Ti-Osteum)合金,采用开路电位、动电位极化曲线和电化学阻抗谱方法研究了该合金在Hank's模拟人工体液中的电化学腐蚀行为及其腐蚀机理,并与纯Ti(TA1)和Ti-6Al-4V(TC4)合金进行了对比研究。结果表明:与TA1和TC4合金相比,SPS烧结Ti-Osteum合金在模拟人工体液中具有最小的腐蚀电流与钝化电流密度、最大的极化电阻以及接近的腐蚀电位,从而显示了良好的耐腐蚀性能,3种材料耐腐蚀性能高低依次为:Ti-OsteumTC4TA1;SPS烧结Ti-Osteum合金在模拟人工体液中耐腐蚀性能优异的主要原因是具有高的致密度、单相β型组织以及表面容易形成稳定的复合氧化物钝化保护膜。     

蛋白含量对Ti-24Nb-4Zr-8Sn纳米晶合金在模拟唾液中电化学行为的影响

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱和Mott-Schottky曲线等电化学测试方法研究了Ti-24Nb-4Zr-8Sn(Ti2448)纳米晶合金在含有不同浓度的小牛血清蛋白(BSA)的模拟唾液中的电化学腐蚀行为。结果表明:Ti2448纳米晶合金在模拟唾液中能迅速形成具有n型半导体特征的致密完整的单层钝化膜。当加入低浓度的BSA(0.1 g/L)时,蛋白质在合金表面以吸附为主,合金的耐蚀性提高;当BSA浓度的增加到中、高浓度(≥1.0 g/L)时,蛋白质会在合金表面形成稳定性较差的络合物,从而导致合金的耐蚀性降低。     

Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金单晶纳米压痕研究

利用纳米压痕仪研究Ti-24Nb-4Zr-8Sn (Ti2448)合金不同取向单晶体的硬度和弹性模量.结果表明:Ti2448合金单晶表现出各向异性,不同晶面的压入模量和纳米压痕硬度值不同,(001)、(011)和(111)晶面的压入模量分别为68.1、69.1和78.9 GPa,纳米压痕硬度分别为3.5、3.5和3.0 GPa;不同晶面压入模量和纳米压痕硬度的相对大小规律与常规方法测量结果一致,但无法相互换算.     

β-CEZ合金和Ti-6Al-4V合金疲劳性能和断裂性能的比较

近来由于飞机高强框架和喷气发动机元件用β-Ti合金取代α β钛合金。因此，德国的J.D.PETERS和他的老师G.LUTJERING教授比较了高强β-CEZ钛合金和α β的Ti-6Al-4V合金的疲劳和断裂特性，β-Ti合金如Ti-17(Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr)和Ti-10V-2Fe-3Al已分别被用作喷气发动机压缩机和起落架材料，主要是因为它们的强度高于Ti-6Al-4V合金。他们首先比较了喷气发动机常用的Ti-6Al-4V合金和新近研制的β-CEZ(Ti-5Al-2Sn-4Zr-4Mo-2Cr-1Fe)合金的疲劳和断裂特性，以及屈服强度等性能，由于断裂韧性是压缩机和起落架构件设计…     

基于硬组织置换应用的Ti-7.5Nb-4Mo-2.5Sn形状记忆多孔合金制备工艺研究

基于硬组织置换材料应用目的,开发了具有形状记忆性能的新一代生物医用Ti-7.5Nb-4Mo-2.5Sn合金。实验基于粉末冶金工艺,以碳酸氢氨为造孔剂制备了Ti-7.5Nb-4Mo-2.5Sn形状记忆多孔合金。同时对该多孔合金微观组织结构、孔隙度和孔径分布进行了研究,实验结果对医用多孔材料的研发作出了有益探索。     

冷形变对生物医用Ti-35Nb-2Zr-0.3O合金显微组织和性能的影响（英文）

采用高真空非自耗电弧熔炼炉对在高纯氩气气氛中Ti-35Nb-2Zr-0.3O(质量分数,%)合金进行熔炼。运用金相显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、维氏硬度计和万能试验机对冷形变前后的合金材料进行显微组织分析和力学性能测试,探讨冷形变对合金组织与性能的影响。结果表明:Ti-35Nb-2Zr-0.3O合金具有多种塑性变形机制,主要包括应力诱发α"马氏体相变、位错滑移和形变孪晶。随着冷形变率的增加,合金的晶粒细化且位错密度增加,导致合金的抗拉强度和硬度增加。形变过程中α″马氏体的增多使合金的弹性模量略有增加。90%冷变形后的Ti-35Nb-2Zr-0.3O合金具有较低的弹性模量(56.2 GPa),较高的抗拉强度(1260 MPa)和强度模量比(22.4×10~(-3))等优异性能,比Ti-6Al-4V合金更适合作为生物医用材料。