新型TiNbTaZr合金的生物腐蚀性和细胞毒性(英文)

通过真空自耗电弧炉开发一种新型β钛合金Ti35Nb2Ta3Zr,其弹性模量仅为48GPa,探讨该合金的耐腐蚀性能和细胞毒性。在Ringer模拟体液中,通过测量开路电位、极化阻抗谱和极化曲线发现Ti35Nb2Ta3Zr的腐蚀性优于Ti6Al4V和Ti。细胞毒性试验证明Ti35Nb2Ta3Zr的生物相容性与目前临床常用的Ti6Al4V和Ti相当。因此,该新型β钛合金Ti35Nb2Ta3Zr具有良好的耐腐蚀性和生物相容性,未来作为生物材料具有广阔前景。     

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。     

Ti-29Nb-13Ta-4．6Zr合金碱处理表面生物活性陶瓷改性

钛合金作为外科植入材料是近年研究和应用的热点,但纯钛的力学性能较差,Ti-6Al—4V ELI合金含有毒性元素V,均不是理想的材料。最近,日本开发的Ti-29Nb-13Ta-4．6Zr（TNTZ）β钛合金,其弹性模量较低,可通过机械热加工控制其力学性能,在医用领域有巨大的应用前景。但该合金的生物相容性还稍有不足,直接与骨结合的生物活性很差,因此有必要对其进行表面改性处理研究。     

医用低刚度β型钛合金的研发

近年来 ,医用钛合金的研发趋势是开发具有良好机械加工性能的无毒无过敏元素的低刚度 β型钛合金。日本研究者根据纯细胞毒性、极化抗力数据、生物医用金属材料和纯金属的生物相容性 ,确定了无毒元素为Nb、Ta和Zr。他们根据Morinaga等人开发的d电子合金设计法确定候选合金成分 ,根据 3次电弧熔炼的实验室规模铸锭 (约 45 g)拉伸试验结果 ,开发了医用低刚度 β型钛合金Ti 2 9Nb 13Ta 4 6Zr ,并研究了该实用型合金的机械性能和生物相容性。熔炼与加工　 2 0kg级Ti 2 9Nb 13Ta 4 6Zr铸锭采用悬浮铸造法制备。铸锭先在95 0℃后在 85 0℃下…     

新的医用钛合金的开发

作为医用金属材料,生物适应性优良的钛及钛合金目前最引人注目。要求高强度的人工股关节棒等使用了Ti-6Al-4V(ELI)合金。但是由于析出极微量的V和Al离子,降低了其细胞的适应性,且担心Al离子会引起-型痴呆症。选择细胞适应性好的Zr,Nb,Ta,Pd,Sn作为合金的添加元素。为了提高合金的强度可把Sn,Zr作为主要添加元素;提高耐蚀性添加Ta,Pd;为使α β两相组织具有良好的     

钛及钛合金的热处理

钛及钛合金通过程序控制技术和各种热处理工艺可获得不同特性的产品 ,表 1～表4列出了工业纯钛及部分钛合金的热处理工艺。表 1　工业纯钛和部分钛合金的 β相变温度合　金β相变温度℃ ,± 1 5° ,± 2 5°工业纯钛 ,0 2 5%O2 最大 91 0 1 6 75工业纯钛 ,0 4 %O2 最大 94 51 735α或近α合金Ti 5Al 2 5Sn 1 0 50 1 92 5Ti 8Al 1Mo 1V 1 0 4 0 1 90 0Ti 2 5Cu (IMI 2 30 ) 8951 6 45Ti 6Al 2Sn 4Zr 2Mo 9951 82 0Ti 6Al 5Zr 0 5Mo 0 2Si(IMI 6 85) 1 0 2 0 1 870Ti 5 5Al 3 5Sn 3Zr 1Nb 0 3Mo 0 3Si (IMI 82 9) 1 0…     

钨短钎维增强Ti-6Al-4V合金的性能

近年来 ,人们广泛研究了多种用途的新型生物结构材料 ,其关注点放在钛合金上。对生物钛合金的研发有 2个目的 :其一 ,研制具有优异细胞相容性的无钒铝钛合金 ;其二 ,研制与骨骼模量相当的钛合金。日本学者Koganemarn研究了钨短纤维增强Ti -6Al-4V材料的拉伸、抗蚀和细胞相容性 ,总结了规律 ,并对该材料进行了评价。采用粉末冶金技术 ,由Ti -6Al -4V粉末和钨短纤维经热等静压制备成 6-4Ti-W复合材料。经观察 ,6-4Ti -W复合材料的基体为α +β晶粒 ,比较细小 ;钨纤分布均匀 ,在基体 /钨纤维界面处形成一层扩散层 ,是钨扩散所致。将Ti -6…     

新型外科植入用钛合金TZNT的生物相容性

制备一种新型外科植入用钛合金Ti12.5Zr2.5Nb2.5Ta(TZNT),通过溶血试验、细胞毒性试验和皮下埋植试验系统评价该合金的生物相容性,并与3种标准外科植入用钛合金Ti6Al4V、Ti6Al7Nb以及TA2进行对比。该合金经完全退火工艺处理后(700℃,45min,AC),主要由大量位向不同的片层状α相簇和少量位于α片间的β相组成。溶血试验结果表明:TZNT的溶血率为0.683%(远低于5%),因此不会引起急性溶血。细胞毒性试验结果表明:TZNT、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb在3个时间组(2、4和6d)的相对细胞增殖率均不低于100%,细胞毒性等级评定为0级,即对细胞不产生毒性。皮下埋植试验结果表明:与Ti6Al4V和Ti6Al7Nb相比,TZNT和TA2植入白鼠体内4周和8周后,无论是炎细胞密度还是植入物周围的纤维膜厚度均有所降低,TZNT合金植入4周后,组织良好,包绕材料的纤维膜较疏松且与组织间的界限不清;随着植入时间延长至8周,炎细胞密度进一步减少,纤维膜也变得更薄,更致密。综合评价结果表明该新型合金具有良好的生物相容性。     

近β型钛合金Ti4Zr1Sn3Mo25Nb(TLM)热处理与材料强化研究

利用光学显微镜、X射线衍射仪、透射电镜和力学试验机、摩擦试验机研究了不同热处理条件对新型近β型钛合金Ti4Zr1Sn3Mo25Nb(TLM)的显微组织、相变以及力学性能和耐磨性的影响。结果表明:TLM合金在β相区固溶处理后主要形成亚稳的等轴β相(βms),在低温时效时βms开始分解,在晶粒内部形成大量密集次生α相(αs),并呈现点状和细针状分布,从而使合金产生弥散强化和细晶强化。680℃,1h空冷+510℃,6h空冷TLM钛合金的耐磨性最好,其耐磨性优于退火态Ti6Al4V和时效态Ti-13Nb-13Zr钛合金。     

生体医用合金的开发

生体医用Ti-30Nb-10Ta-XZr合金Ti-29％Nb-13％Ta-4．6％Zr和Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金（均为质量百分数）简称Ti—Nb—Ta—Zr系合金，具有优良的生体相容性和低的弹性模量。前一合金的力学性能和作为骨折修复材料使用时骨质再生性和细胞毒性等生体相容性，都比传统生体用钛合金优越。此次则研究了含有不同Zr添加量的Ti-30Nb-10Ta—XZr合金的显微组织和力学性能，研究用的合金是利用粉末冶金法制备的Ti-29Nb-13Ta—XZr合金，分别制备了无Zr的和添加3％、7％和10％Zr的合金（分别简称OZr、3Zr、7Zr和10Zr合金）。     

β钛合金在飞机中的应用

美国、法国、德国、英国、日本、俄罗斯和中国的一些主要飞机制造工业厂家都开始采用β钛合金来生产飞机机体和发动机构件，主要原因是它们具有优良的综合性能，可加工成各种零件．目前最令人感兴趣的β钛合金包括用于制造锻件的Ti-10V－2Fe－3Al（Ti－10－2-3），用于制造钣金构件和铸件的Ti-15V-3Cr－3Al-3Sn（Ti－15－3）、BT－22（Ti－5Al-5V－5Mo－1Fe－1Cr）和用于制造弹簧的Ti-3Al-8V－6Cr－4Mo－4Zr（Ti－38－6－44，β-C）；另外，由于Ti-14．7Mo－2．7Nb－3Al-0．2Si（β-21S）合金兼有出色的耐高温和抗腐蚀能力，…     

可生产带卷的高强度α-β钛合金

日本神户制钢所的大山英人先生因开发了KSTi-9钛合金荣获2001年度日本钛协会技术成果奖。大山英人先生从1982年开始进行Ti-6Al-4V的断裂研究，1984年硕士毕业后进入神户制钢所，从事了2年的近β钛合金的研究，其后进行了β钛合金的组织控制研究。并在神户制钢所首次成功轧制了Ti-15-3-3-3带卷，还开发了Ti-16V-4Sn-3Al-3Nb合金。从1997年开始开发KSTi-9钛合金。 世界钛加工材产量的5100t中有一半是钛合金，其中α-β合金占绝大多数，特别是以Ti-6Al-4V为主体的合金。但Ti-6Al-4V在使用中存在不足，最大的缺点是冷加工性差，例如当…     

保健和医学用低成本β钛合金的疲劳特征

作为医用材料首先必须具有良好的生物适应性，在金属材料中钛及钛合金是首选材料。但是由于价格昂贵，制约了其发展。为了降低成本，日本新近研发出Ti-4．3Fe-7．1Cr（TFC）和Ti-4．3Fe-7．1Cr-3．0Al（TFCA）2种合金。由于这两种合金加入了廉价金属元素Fe和Cr，因此成本低于其他钛合金。TFC合金和TFCA合金的生物适应性与纯钛相同，优于Ti-6Al-4V，拉伸性能可与现有的／3钛合金相媲美。此外，先进的生物材料还要具有高的疲劳比和生物功能性。     

Ti6Al4V钛合金棒材的制备方法

<正>申请号：CN202211052421.X申请日：2022-08-29公开(公告)日：2023-12-19公开(公告)号：CN115740306B申请(专利权)人：西部超导材料科技股份有限公司摘要：本发明公开的Ti6Al4V钛合金棒材的制备方法包括高温锻造、低温锻造+高温锻造、低温拔长及成形锻造。本发明摒弃了传统的棒材自由锻多火次镦拔的工艺方案,采用高低高工艺,充分利用再结晶与温度和时间的关系,通过高低两个温度段的坯料拔长锻造,采用拔长弹簧砧和成形弹簧砧拔长成形工艺,有效实现Ti6Al4V钛合金棒材组织的细化均匀以及锻造过程中的一致性,且能够大幅提高生产效率及成品率。     

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.     

锻造粉末冶金Ti6Al4V合金的性能和组织研究

摘 要: 本文对粉末冶金Ti6Al4V合金进行不同方式的锻造,并对锻造前后的性能和组织进行分析。研究表明,锻造是提高粉末冶金钛合金致密度、提高力学性能的有效手段。一方面,对粉末冶金Ti6Al4V合金在不同温度下进行一次锻造变形,发现960℃锻造后合金塑性最高,延伸率达到15.44%;随着锻造温度升高,组织中等轴α不断减少,逐渐向网篮组织转变,塑性有所降低,但是由于粉末的原始颗粒边界对晶粒长大的阻碍作用,在1150℃锻造后粉末冶金Ti6Al4V合金的晶粒没有明显长大,小于20μm的晶粒约占71%。晶粒尺寸小,有利于材料的塑性,其延伸率仍达到14.30%。因此,粉末冶金Ti6Al4V合金比传统熔铸钛合金具有更宽的锻造温度窗口。另一方面,对粉末冶金Ti6Al4V合金在不同温度下进行二次锻造变形,首先在高温锻造,利用小变形量的高温锻造来提高粉末钛合金的致密度,然后在低温进行二次锻造,获取需要的组织。经过两次锻造变形的Ti6Al4V合金的延伸率均大于17%,抗拉强度大于990MPa,屈服强度大于960MPa。     

低温时效对生物相容β钛合金TiNbSn超弹性行为的影响

近期,一些文献陆续报道了无镍β钛合金的形状记忆效应和超弹性行为的研究结果,这些合金系如Ti—Mo—Al,Ti—Nb—Sn,Ti—Mo—Ga,Ti—Nb—Al,Ti—Nb及Ti—Nb—Zr—Sn。人们希望用其替代TiNi形状记忆合金,以消除TiNi合金作植入件对人体产生的过敏或致癌影响。在上述这些合金中,TiNbSnβ钛合金以其良好的生物相容性和冷加工性能备受人们的青睐。但与TiNi合金类似,TiNbSn合金的马氏体转变温度非常敏感。     

动高压加载条件下Ti-6Al-4V和Ti-47Nb合金层裂微结构特征与断裂机理

利用平板撞击实验和样品软回收技术,结合光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等微观分析手段,研究了动高压加载条件下Ti-6Al-4V和Ti-47Nb 2种不同类型钛合金的层裂微结构特征与断裂机理。结果表明:Ti-6Al-4V合金的抗层裂破坏能力强于Ti-47Nb合金,其原因在于Ti-6Al-4V合金的高强度。Ti-6Al-4V合金层裂微孔洞大多在α/β两相界面处形核并沿相界扩展,而Ti-47Nb合金中的微裂纹是通过微孔洞直接连通形成。随后汇合的大空洞或大裂纹间形成的绝热剪切带(ASB)加速了试样层裂破坏的产生,Ti-6Al-4V与Ti-47Nb合金均表现出了韧性断裂特征。     

厚度和层间界面对Ti6Al4V钛合金抗弹性能的影响

开展了Ti6Al4V钛合金的抗弹性能研究,通过对厚度为10～30 mm的均质Ti6Al4V钛合金靶板和总厚度为30 mm的(15+15)mm双层Ti6Al4V钛合金靶板的终点弹道侵彻实验,研究了厚度和层间界面对Ti6Al4V钛合金抗弹性能的影响规律。结果表明:Ti6Al4V钛合金的抗弹性能随着厚度的增加逐渐提高;在靶板厚度由15 mm增加到20 mm时,其抗弹性能出现了陡增,这与其损伤模式由脆性冲塞破坏转变为塑性扩孔破坏有关;层间界面不利于Ti6Al4V钛合金抗弹性能的提高,厚度为30mm的单层均质Ti6Al4V钛合金靶板的抗弹性能优于总厚度为30mm的(15+15)mm双层Ti6Al4V钛合金靶板,这与双层靶板的层间界面几乎无剪切强度有关。     

动高压加载条件下Ti-6Al-4V和Ti-47Nb合金层裂微结构演化规律的研究

利用平板撞击实验和样品软回收技术,结合光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等微观分析手段,研究了动高压加载条件下Ti-6Al-4V和Ti-47Nb两种不同类型钛合金的层裂微结构特征与断裂机理。实验表明：Ti-6Al-4V合金的抗层裂破坏能力强于Ti-47Nb合金,其原因在于Ti-6Al-4V合金的高强度。Ti-6Al-4V合金层裂微孔洞大多在α/β两相界面处形核并沿相界扩展,而Ti-47Nb合金中的微裂纹是通过微孔洞直接连通形成。随后汇合的大空洞或大裂纹间形成的绝热剪切带(ASB)加速了试样层裂破坏的产生,Ti-6Al-4V与Ti-47Nb合金均表现出了韧性断裂特征。