生体植入物用Ti-Zr基合金

Ｔｉ Ｚｒ基合金的强度性能主要是靠单相组织的固溶强化来获得 ,通过适当的调整Ｚｒ添加量即可得到必要的强度 ,两元素含量的原子比接近 5 0∶5 0的合金可得到最高的强度。这种合金是完全固溶体型合金 ,通过固溶强化来获得强度 ,作为生体用材料在合金设计时要尽量避免加钒 ,因此近年所开发的新型生体用钛合金 ,几乎都在Ｔｉ 1 5 %Ｚｒ 4%Ｎｂ 2 %Ｔａ 0 .2 %Ｐｄ和Ｔｉ 5 %Ａｌ 3%Ｍｏ 4%Ｚｒ合金范围以内。新型生体用钛合金开发的关键元素 -铌 ,在Ｔｉ Ｚｒ基合金中都可作为 β相稳定化元素来利用。由氩弧炉熔炼生产的Ｔｉ Ｚｒ Ｎｂ三元系…     

钛合金的功能特性

Ｔｉ－－Ａｌ－Ｓｎ－Ｚｒ系钛合金,通过添加Ｍｏ等β相稳定化元素,开发成功高强度α＋β双相耐热钛合金Ｔｉ－６Ａｌ－２Ｓｎ－４Ｚｒ－２Ｍｏ和Ｔｉ－６Ａｌ－２Ｓｎ－４Ｚｒ－６Ｍｏ（６２４６合金）,已成为喷气发动机的重要材料。６２４６钛合金经过适当的热处理后具有接近于铝合金和人骨的弹性模量,作为人工骨关节用的生体材料是很有发展前途的一种合金。６２４６钛合金从１１７３Ｋ淬火处理后,其内耗要提高一个数量级之大,可显示出比不锈钢还好的减振阻尼特性,可望利用于发动机等高速回转体等方面能有效地控制其所产生的振动和…     

生体相容性好的钛合金的开发

下表列出了直到现在所开发成功的一系列生体用钛合金 ,并且是按其发明年代的先后依次排列的。纯钛和α β型双相钛合金Ｔｉ 6Ａｌ 4ＶＥＬＩ合金或Ｔｉ 6Ａｌ 4Ｖ合金 ,最早仅作结构材料使用 ,后来也被用作生体材料。随后开发了仍然是α β双相型的钛合金Ｔｉ 4Ａｌ 2 5Ｆｅ合金和Ｔｉ 6Ａｌ 7Ｎｂ合金 ,消除了对人体有毒性副作用的Ｖ元素 ,而是采用了Ｎｂ作为置换元素 ,Ｎｂ与Ｖ同样都是 β相稳定化元素但无Ｖ那样的对人体的毒副作用。再以后 ,则开发了既无Ｖ也不加Ａｌ的α β型钛合金Ｔｉ 15Ｚｒ系和Ｔｉ 15Ｓｎ系合金。近些年来 ,开…     

近β钛合金减振性能的应用

钛合金根据材料组织不同可分为α、β β和β合金,其马氏体相变与相组成有关。α”马氏体相与钢的不同,是一种软相,显示出不同于钢的行为．若使合金中β稳定元素数量增加,就容易析出α"相． Ｔｉ－６ＡＩ－２Ｓｎ－４Ｚｒ－６Ｍｏ（６２４６是一种近β型合金,β相交点比Ｔｉ－６－４合金低５０Ｋ为１２２０Ｋ比重４．６８,低温下在β相中析出α相的双相组织,强度可达１２００ＷＰａ以上．固溶处理的６２４６合金的屈原强度很低,杨氏模量比时效材的小．电阻的室温数值随热处理温度提高而增加,在β转变点以上大致保持一定值．液氮中…     

日本开发高性能和低成本的Ti—Fe—O—N系列钛合金

最近几年,国外开发了添加铁的高性能和低成本的α＋β型钛合金,还研究了Ｔｉ－Ａｌ－Ｆｅ三元系统,推出了强度水平达到７００ＭＰａ～１１００ＭＰａ的合金系列,并且预计Ｔｉ－５．５Ａｌ－１Ｆｅ合金能够取代Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金．实际上,由于钒比铁贵得多,因而以铁代钒降低了钛合金的造价．但是,铝含量高,且因其热加工性差,仍使钛合金生产费用居高不下．为此,日本东邦钛公司的Ｍ．Ｈａｎａｋｉ和日本制钢公司钢研究实验室的Ｈ．Ｆｕｊｉｉ及其同事利用铁作为β稳定元素,间隙元素（氧和氮）作为ａ稳定元素而开发了强度水平为…     

热处理对新型高强度钛合金微观组织和力学性能的影响

以一种新型Ti-Al-Mo-V-Cr-Sn系高强度钛合金为研究对象,通过透射电镜观察合金经不同温度固溶和时效处理的微观组织,并利用拉伸试验机对合金力学性能进行分析。结果表明:合金经900℃×1 h固溶处理可以获得β相,且随时效处理进行,合金逐渐析出α相,时效温度决定了合金析出相的种类和数量;随时效温度升高,合金中的α相逐渐转变为β相,α相体积分数减小,而α相宽度增加且α相逐渐变粗变长,随时效温度升高,合金抗拉应力和屈服应力均减小。     

新型生体用Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金的抗疲劳性能

当前在医学界广泛采用生体相容性、比强度和耐蚀性都十分优越的钛合金 ,作为人造股关节和人造牙根等人体硬组织代替材料。最近 ,一些 β型钛合金Ｔｉ 35Ｎｂ 7Ｚｒ 5Ｔａ、Ｔｉ 15Ｍｏ以及α + β型钛合金Ｔｉ 3Ａｌ 2 5Ｖ等都相继纳入美国标准ＡＳＴＭ。在美国和日本对于钛合金的研究开发都十分活跃。作为生物医用材料 ,在日本新开发了Ｔｉ 2 9Ｎｂ 13Ｔａ 4 6Ｚｒ合金 ,它完全是由于对人体无毒性反应的元素所构成 ,其强度、韧性和弹性模量也能满足用作生体材料的要求。但是作为人体硬组织代用材料 ,须长期埋入人体内并且往往要承受反复…     

新型生体用β型钛合金的设计

当今作为人体硬组织替代材料使用的钛合金 ,多用耐蚀性和强度优良的纯钛材和Ｔｉ 6Ａｌ 4ＶＥＬＩ合金 ,但是纯钛有强度不足而后者则有Ｖ的毒性问题 ,因此 ,近年来开发了Ｔｉ 15Ｓｎ 4Ｎｂ 2Ｔａ 0 2Ｐｄ、Ｔｉ 15Ｚｒ 4Ｎｂ 2Ｔａ 0 2Ｐｄ等不含对生体有害元素的合金。作为生体硬组织植入物用钛合金 ,必须考虑到生体材料与皮质骨的负载均匀等 ,且弹性模量要彼此接近。而上述两种合金属于α + β型的合金 ,具有较高的弹性模量 ,所以希望开发弹性模量较低的 β型钛合金。日本丰桥技术大学的研究者们研究了由无细胞毒性、神经毒性和金属过敏…     

高强度低膨胀镍-铁合金

美国特种金属公司新开发了一种可时效硬化的高强度镍铁合金“Ｎｉｌｏ　３６５”，是专门作为飞机复合工具材料而研制的。该合金含Ｎｉ４３．５％、其余为Ｆｅ，并通过添加３．３％Ｎｂ和１．４％Ｔｉ来强化，是由于在沉淀硬化处理时形成ｙ‘析出物而强化的。Ｎｉｌｏ３６５合金的室温硬度为３９ＨＲＣ，屈服强度高达１０００ＭＰａ；这比退火态的普通镍一铁合金的屈服强度要高２倍以上。由于硬度和强度高，所以用这种合金制造的制品，十分耐磨，不易损伤，所以减少了修理和维护费用。高强度低膨胀镍-铁合金     

Ti_3Al和硅化物析出相分别对近α钛合金的拉伸性能及裂纹长大行为的影响

Ｔｉ_３Ａｌ和硅化物析出相分别对近α钛合金的拉伸性能及裂纹长大行为的影响含Ｓｔ的近α钛合金在时效过程中可产生Ｔｉ３Ａｌ和（ＴｉＺｒ）６Ｓｉ３（硅化物）两种析出物。近来，美国罗德艾兰大学的Ａ．Ｍａｄｓｅｎ和Ｈ．Ｇｈｏｎｅｍ选择一种命名为Ｔｉ－１１００的?..