医用Ti3Zr2Sn3Mo25Nb钛合金表面自组装活性抗凝血复合涂层的构建及其血液相容性

为改善新型近β钛合金Ti3Zr2Sn3Mo25Nb(TLM)的抗凝血性能和血液相容性,通过溶胶-凝胶和表面官能化技术在TLM合金表面制备出一层活性TiO2薄膜,再利用自组装技术在TiO2薄膜表面构建一个肝素-白蛋白多层功能复合涂层。利用Raman光谱分析改性处理后TLM合金表面涂层的相组成,借助SEM、AFM研究了复合涂层的表面形貌和微观特征,通过溶血率测试、血小板粘附试验对TLM合金表面改性前后的血液相容性进行评估。结果表明,经表面肝素-白蛋白复合涂层修饰处理后,TLM合金的溶血率显著降低,表面粘附的血小板数量明显减少且激活反应轻微,即TLM合金的抗凝血性能和血液相容性均得到了明显改善。     

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。     

热处理对Ti35Nb2Sn6Zr3Mo合金组织与性能的影响

依据d-电子理论设计了低弹性模量、中高强度、良好塑性和生物相容性的新型生物医用近β型Ti35Nb2-Sn6Zr3Mo合金,研究了固溶温度和时效温度对合金组织和力学性能的影响.结果表明:随固溶温度的升高,合金的平均晶粒尺寸逐渐增大,650℃以上固溶时,得到单一等轴β晶组织;固溶温度对合金的强度和弹性模量的影响并不明显.随时效温度的升高,由于Ti35Nb2Sn6Zr3Mo合金的β相稳定性较强,析出α相的含量较少,从而导致合金的力学性能对时效温度并不敏感.     

Ti3Zr2Sn3Mo25Nb医用钛合金相变与力学性能

研究Ti3Zr2Sn3Mo25Nb医用钛合金中相变演化过程和亚稳相对合金强度和弹性模量的影响规律.结果表明:Ti3Zr2Sn3Mo25Nb合金中相的演化过程为β→ω→α″→α,其中亚稳ω相及α″相的尺寸、数量及分布对合金强度、弹性模量及塑性的影响显著.ω相的尺寸越小,数量越多,分布越均匀,这有利于提高合金强度,降低塑性和弹性模量;通过控制亚稳ω相及α″相的尺寸、数量和分布,可以在一定范围里调整Ti3Zr2Sn3Mo25Nb合金的力学性能变化,从而得到更好的生物力学性能匹配.     

Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金表面活性微弧氧化膜的制备及其骨诱导性(英文)

通过微弧氧化法在新型医用近β钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb表面制备一层含Ca、P多孔薄膜,再将其在胺基化溶液中活化处理以在薄膜表面引入NH-2。借助XRD、SEM和EDS研究该多孔复合薄膜的组成和表面形貌,并通过模拟体液浸泡实验、体外细胞培养实验和动物体内植入实验研究经上述表面改性处理后的Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金的骨诱导活性。结果表明:该薄膜主要由金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2组成,是一种含有Ca、P的陶瓷混合物;薄膜在模拟体液中具有很好的生物活性,成骨细胞能够很好地在薄膜上分化、生长;表面覆膜处理的Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金的体内骨诱导活性优于未处理的Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金的。     

医用钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb表面自组装抗凝血复合涂层的构建及其血液相容性(英文)

为了提高新型近β钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb(TLM)的抗凝血性能,先通过优化溶胶凝胶技术在TLM合金试样表面制备出一层致密、均匀的TiO2薄膜,再结合表面官能化处理和静电层自组装技术,在TiO2薄膜表面构建一个多层肝素功能涂层。通过XRD分析改性处理后TLM合金表面涂层的相组成,借助SEM、AFM研究功能涂层的表面形貌和微观特征,通过动态凝血时间、溶血率、血小板粘附实验对TLM合金表面改性前后的抗凝血性能和血液相容性进行评估。结果表明,经表面肝素化修饰处理后,TLM合金试样表面光滑、平整,同时材料表面的动态凝血时间延长,溶血率明显降低,试样表面粘附的血小板很少且没有被明显激活,TLM合金的抗凝血性能和血液相容性均得到了明显的改善。     

医用Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金微弧氧化膜的制备及性能研究

在新型近β医用钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb(TLM)表面用微弧氧化法制备一层多孔薄膜,利用XRD、SEM、EDS考察了微弧氧化膜的晶相组成、表面微观形貌和元素特征,并通过体外模拟体液(SBF)浸泡和成骨细胞培养试验研究该微弧氧化膜的骨诱导活性。结果表明,TLM合金表面的微弧氧化薄膜主要由金红石型和锐钛矿型TiO2组成,金红石型TiO2所占比例较大。该微弧氧化膜是一种含钙磷元素、多孔、具有陶瓷特性的混合物,微孔布满整个膜层,且在内部相互交联相通,微弧氧化薄膜与TLM基体间的结合强度为43 MPa。该微弧氧化薄膜在模拟体液中可诱导生成活性羟基磷灰石,磷灰石沉积层与微弧氧化薄膜间的结合强度为31 MPa。细胞培养结果显示,成骨细胞能够在微弧氧化膜表面很好地黏附和生长。     

Ni59Zr16Ti13Si3Sn2Nb7非晶合金的晶化动力学

利用差热(DSC)分析等方法研究Ni59Zr16Ti13Si3Sn2Nb7非晶合金的非等温晶化动力学.结果表明Ni59Zr16-Ti13Si3Sn2Nb7非晶合金的结构弛豫激活能(Eg)、晶化过程的形核激活能(Ex)和长大激活能(Ep)分别为568、616和640 kJ/molAvrami指数n值为3.51±0.03,n值不随加热温度的变化而变化,说明该非晶合金的晶化方式是多晶型晶化.原子尺寸差异和正负混合焓共存是Ni基非晶合金具有较高的热稳定性的主要原因.     

表面TiO2/HA改性Ti-5Zr-6Mo-15Nb的组织相容性及成骨活性

在含有羟基磷灰石的电解液中,通过微弧氧化法在新型近β钛合金Ti-5Zr-6Mo-15Nb (TLE)表面制备一层多孔TiO2/HA(羟基磷灰石)复合涂层,再将试样浸入过硫酸钠和草酸的混合溶液中处理以进行表面活化.借助XRD、SEM和EDS研究了该多孔复合薄膜的组成和表面形貌,并通过动物体内植入实验研究了经上述表面改性处理前后的TLE合金的软组织和硬组织相容性,以及表面改性前后TLE合金的成骨活性.结果表明,经上述处理后的TLE合金表面覆盖一层多孔陶瓷薄膜,该薄膜主要由金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2,以及少量HA相组成.改性后的TLE合金具有良好的皮下组织、肌肉组织和骨组织相容性,成骨活性也好于未处理的Ti-5Zr-6Mo-15Nb 合金.     

Ti5Mo5V2Cr3Al合金中绝热剪切带的微观结构演化

利用分离式Hopkinson压杆,对Ti5Mo5V2Cr3Al(TB10)合金帽形试样进行强迫剪切试验,通过光学显微镜和透射电镜技术观测其绝热剪切带(ASB)内的微观结构。结果表明,ASB的过渡区由具有高位错密度的沿着剪切方向的宽度为20～50nm的拉长组织构成;剪切带中心由大量低位错密度(相对ASB的过渡区)的直径为50～100nm的晶粒组成,具有典型的再结晶组织特征。在绝热剪切变形过程中ASB内的平均绝热温升约为784℃。ASB内发生了动态再结晶,晶粒尺寸为50～100nm。     

钛合金及其表面沉积Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜的冲蚀行为

采用多弧离子镀技术在TC11钛合金表面制备了厚度为18.7 μm的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜,用45 μm白刚玉通过微喷砂试验机评价TC11钛合金及Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜在30°和90°攻角下的抗冲蚀性能,并分析其冲蚀机理.结果表明:30°攻角下,冲蚀砂量为70 g时,Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜被冲破,此时该多层膜的冲蚀坑深度为21.88 μm,TC11钛合金基材为269.9 μm.90°攻角下,冲蚀砂量为20 g时,Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜被冲破,此时该多层膜的冲蚀坑深度为8.95 μm,TC11钛合金基材为46.96 μm.30°攻角下,钛合金的冲蚀以微切削为主,多层膜以微切削和微断裂为主.在90°攻角下,钛合金的冲蚀以点坑冲蚀为主,多层膜以裂纹萌生扩展和点坑冲蚀的混合冲蚀为主.     

激光喷丸强化对Ti13Nb13Zr生物合金摩擦性能的影响

对Ti13Nb13Zr合金进行激光喷丸强化处理,处理前后试样分别在3.5%的Na Cl溶液和Hank’s溶液中进行往复滑动摩擦试验,研究激光喷丸对Ti13Nb13Zr合金生物摩擦磨损性能的影响。通过磨损量和摩擦系数对材料的摩擦磨损性能进行了评价,利用光学显微镜、扫描电子显微镜对磨痕形貌和磨损机理进行了分析。结果表明:与未喷丸试样相比,喷丸处理后试样的磨损量显著降低,无论在3.5%的Na Cl溶液还是Hank’s溶液的润滑下,激光喷丸试样的摩擦系数普遍降低,且随着激光能量的增大而减小;未喷丸试样呈现典型的接触疲劳磨损和擦伤磨损机制,而喷丸处理后试样则主要呈现磨粒磨损和粘着磨损机制。     

热处理对Ti30Nb5Ta6Zr合金组织和力学性能的影响

根据β稳定化系数kβ和d-电子理论设计了低弹性模量、中高强度、良好塑性和生物相容性的新型牙科种植用近β型Ti30Nb5Ta6Zr合金,研究了合金在β相区固溶和时效处理后组织和力学性能的变化规律。结果表明,在β相区固溶水淬后组织为亚稳β相。低温时效时析出ω相,随着时效温度的升高,逐渐析出α相。合金的强度和弹性模量随时效温度的升高先升高后下降;延伸率先降低后升高。合金在800℃固溶+500℃时效后综合力学性能优良,可以满足牙科植入要求。     

Ti13Nb13Zr 合金离子氮化层的摩擦磨损性能研究

目的提高医用钛合金的耐磨损性能。方法应用等离子渗氮技术在Ti13Nb13Zr基材上制备改性层,并对改性层组织、成分及硬度进行测试。利用往复磨损试验机研究改性层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与未处理的基材进行对比。结果 Ti13Nb13Zr合金表面经渗氮后形成致密均匀的改性层,硬度高达1110HV0.025,改性层的磨损体积约为基材的1/23。结论等离子渗氮技术有效地改善了Ti13Nb13Zr合金的摩擦磨损性能。     

难熔（Mo1-x,Nbx）5Si3合金的制备与组织性能

为改善Mo5Si3的本征脆性,采用电弧熔炼/高温退火技术制备了(MO1-x,Nbx)5Si3)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0)合金,并结合X射线衍射(XRE))、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、显微硬度计等分析设备,对合金试样进行了分析测试.结果表明,Mo有助于高温相β-Nb5Si3的稳定;合金更倾向形成(Mo,Nb)5Si3及β-(Nb,Mo)5Si3固溶体,能谱分析表明有少量Mo3Nb2Si3三元相生成;Nb在Mo3Si3中的固溶度远大于在MoSi2中的固溶度;随Nb含量的增加,合金硬度呈现先增高后降低的抛物线规律,最高硬度(HV)达1 616.7,试样退火后的硬度高于退火前的硬度;压痕断裂韧度较低,合金韧性没有明显改善.     

氢对Ti3Al—Nb合金组织和高温变形的影响

研究了氢对一种Ｔｉ３Ａｌ基合金（Ｔｉ－２４Ａｌ－１４Ｎｂ－３Ｖ－０．５Ｍｏ．ａｔ％）组织和高温变形的影响。结果表明,渗氢使所研究合金的Ｏ相中氢化物,这些氧化物在高温下分解,留下一些位错误,渗氮还使Ｏ相的体积发散下降,在高温变形中,氢的存在可促进Ｏ相的动态再结晶和Ｂ２相中的位错运动,并能降低变形过程激活能,同时,对氢降低合金高温变形的流变应国的机制进行了分析。     

Ti—2Al—2.5Zr合金管,板材织构研究

利用Ｘ射线衍射极图测量技术,研究了Ｔｉ－２Ａｌ－２．５Ｚｒ合金轧制、拉拔管材的退火织构,并与轧制板材的织构进行了对比分析,结果表明：轧制管材环向主织构由棱锥织构｛１０１５｝和基面积构（０００１）等组成：而轴向主织构则包括棱柱织构｛１０１０｝和｛１１２０｝等棱锥织构;拉拔管材退只构类型与轧制管材相似,但其主织构盛会中度与轧制管材相比则发生较大变化;冷轧板材的退火织构随温度升高而发生转变。     

Zr对口腔用Ti-xZr-Mo合金的组织及耐磨性的影响

采用非自耗电弧炉制备了Ti-xZr-5Mo合金,利用X射线衍射仪、倒置金相显微镜、维氏硬度计、磨损试验机,测试并分析了Zr元素对合金的相结构、显微组织、硬度(HV)和磨损性能的影响.结果表明,Ti-xZr-5Mo合金主要由等轴的α晶粒组成,随着Zr含量的增加,合金中α相比例增大,但在慢速冷却过程中,Zr可以和β相稳定元素(Mo)一起,稳定β相至室温,使得退火后合金β相比例增大;且随着Zr含量的增加,合金的硬度(HV)值、耐磨性均显著提高.