Ta离子注入Ti6Al4V合金耐磨性研究

用5种Ta离子注入剂量(1.2×1016、3×1016、1.5×1017、3×1017、4.5×1017 ions/cm2)对Ti6Al4V合金进行离子注入表面改性.采用纳米硬度计测量Ta离子注入前后Ti6Al4V合金表面硬度随压入深度的变化,利用多功能摩擦磨损试验机研究Ta离子注入前后Ti6Al4V合金材料的耐磨性,利用X射线衍射技术研究Ta离子注入前后Ti6Al4V合金表面的物相分布.结果表明,除Ta离子注入剂量为3×1017 ions/cm2外,Ta离子注入Ti6Al4V合金硬度有一定的提高;Ta离子注入Ti6Al4V合金摩擦系数降低;除Ta离子注入剂量为3×1017 ions/cm2外,Ta离子注入Ti6Al4V合金的耐磨损性能得到了改善.摩擦系数降低和硬度提高、Ta离子注入的固溶强化、单质Ta新相的弥散强化改善了Ti6Al4V合金的耐磨损性能.     

Ag和Ta离子双注入Ti6Al4V合金表面改性

采用先注入1×1017ion/cm2Ag离子,注入能量为64.2keV;后注入1.5×1017ion/cm2Ta离子,注入能量为146.5keV对Ti6Al4V合金进行离子双注入表面改性。采用X射线衍射分析离子双注入前后Ti6Al4V合金表面的物相;利用X射线光电子能谱研究离子双注入前后Ti6Al4V合金表面元素化合态以及离子双注入Ti6Al4V合金表面元素浓度沿深度方向的分布。结果表明,离子双注入前后Ti6Al4V合金表面都被氧化了,离子注入前合金表面存在TiO、Ti2O3和Al2O3,离子双注入后Ti6Al4V合金表面有TiO2、Ta2O5、TaOx和AgO2新相生成,且在表面还存在少量V2O5和Al2O3。离子双注入合金表面生成的氧化物层形成了扩散阻挡层,阻挡铝离子和钒离子向外扩散,从而减少Ti6Al4V合金表面铝离子和钒离子的释放量。     

氮离子注入生物医用金属材料的表面性能研究

采用D/MAX-ⅢB型X射线衍射仪、X射线能谱仪、S-3000N型扫描电镜、HXD-1000TML/LCD数字式显微硬度计、CETR微观多功能磨损实验机和CHI660A电化学工作站对经N离子注入的316L奥氏体不锈钢和Ti6Al4V合金的组织、硬度、耐磨性和耐蚀性进行了研究。结果表明,316L奥氏体不锈钢和Ti6Al4V合金经离子注入后,注入层硬度提高,摩擦系数降低,耐磨性提高,抗腐蚀性增强;且离子注入后Ti6Al4V合金的综合性能明显优于316L不锈钢,钛合金注入N离子的剂量为3.4×1017ions/cm2时,注入层的硬度、耐磨性和耐蚀性综合性能最好。     

铜离子注入Ti6Al7Nb合金的表面改性研究

使用MEVVA强流金属源离子注入机对Ti6Al7Nb合金表面注入能量为80keV、剂量分别为0.5×1017,1×1017,2×1017,4×1017ions/cm2的铜离子,计算得到铜离子饱和注入量为2.15×1017ions/cm2。研究了注入的铜离子对Ti6Al7Nb合金腐蚀性能、显微硬度和磨损行为的影响,采用覆膜法研究了铜离子注入后试样对金黄色葡萄球菌的抗菌性能,并分析了注入剂量与抗菌性能的关系。结果表明,Ti6Al7Nb合金的硬度和耐磨性随着注入剂量的增加而提高,点蚀电位随着注入剂量的提高而下降。抗菌试验显示当注入量达到饱和注入量时,试样的抗菌率达到99%以上。     

Ti-6Al-4V合金氮离子注入后在Tyrode’s体液中的耐蚀耐磨性能

Ti-6Al-4V合金注入氮离子后,生物相容性、抗磨损性、抗疲劳性及抗腐蚀性均有所提高,其植入人体后在体液中的耐蚀耐磨性能尤为重要,目前对此研究较少。对Ti-6Al-4V合金进行氮离子注入,并在人工模拟体液Tyrode’s溶液中进行摩擦磨损和电化学试验,研究了注氮Ti-6Al-4V合金的耐蚀耐磨性能。采用扫描电镜观察腐蚀形貌,用其自带的能谱仪分析注氮层的元素组成,采用X射线衍射仪分析注氮层的结构。结果表明:Ti-6Al-4V氮离子注入后表面形成主要由TiC,Ti及少量TiO2组成的膜层,硬度提高,在Tyrode’s溶液中的腐蚀电位升高、极化电阻增大,阳极极极化电流密度降低;在Tyrode’s溶液中摩擦后的注氮Ti-6Al-4V合金的阳极极化电流密度大于未摩擦的,极化电阻减小;Ti-6Al-4V合金氮离子注入后的摩擦系数明显降低,比磨损率减少。     

Ti6Al4V合金表面离子铌合金化及其耐磨性能研究

采用双辉离子渗技术对Ti6Al4V钛合金表面渗Nb,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损试验机、电化学测试系统研究钛合金表面离子渗Nb合金化层的形态、结构、力学性能、摩擦学性能和电化学腐蚀性能,并探讨渗Nb改性处理对钛合金在3.5%NaCl溶液中腐蚀磨损行为的影响.结果表明,渗Nb工艺参数对合金化层的形态、结构和性能影响显著,高浓度渗Nb合金化改性层表现出良好的强化效果,显著地改善了Ti6Al4V合金的抗大气环境和抗NaCl溶液腐蚀磨损性能.Ti6Al4V合金基材和渗Nb层的耐磨性能在NaCl溶液中优于大气环境,其原因归于溶液的润滑作用和试样的良好耐腐蚀性能.     

Wearing and Corrosion Resistance of TAMZ Alloy Implanted by Carbon Ion in Hank’s Body Fluid

人体模拟体液Hank’s溶液中对碳离子注入TAMZ合金的耐蚀耐磨行为进行研究。结果表明,碳离子注入TAMZ合金表面形成含碳量1.07%的均匀改性层,碳离子注入层厚度达9 μm。碳离子注入后,TAMZ表面形成无序层膜,经XRD分析主要由TiC和Ti组成。Hank’s溶液中电化学测试结果表明,注入碳离子的TAMZ合金腐蚀电位升高、电荷转移电阻增大,阳极极化电流密度降低,改善了电化学性能。其原因归结于碳离子注入后碳化物的无序层膜的形成阻滞了合金元素的溶解,提高了膜层的耐蚀性能。Hank’s溶液中注入碳离子的TAMZ合金的摩擦系数和比磨损率均明显小于基体TAMZ合金,硬度提高;而且经摩擦的碳离子注入TAMZ合金比基体TAMZ合金的阳极极化电流密度小、电荷转移电阻大,表明碳离子注入改性层在人体模拟液环境中具有优良的耐磨、耐蚀性能     

Hank’s溶液中碳离子注入TAMZ合金的耐蚀耐磨行为研究（英文）

人体模拟体液Hank’s溶液中对碳离子注入TAMZ合金的耐蚀耐磨行为进行研究。结果表明,碳离子注入TAMZ合金表面形成含碳量1.07%的均匀改性层,碳离子注入层厚度达9μm。碳离子注入后,TAMZ表面形成无序层膜,经XRD分析主要由TiC和Ti组成。Hank’s溶液中电化学测试结果表明,注入碳离子的TAMZ合金腐蚀电位升高、电荷转移电阻增大,阳极极化电流密度降低,改善了电化学性能。其原因归结于碳离子注入后碳化物的无序层膜的形成阻滞了合金元素的溶解,提高了膜层的耐蚀性能。Hank’s溶液中注入碳离子的TAMZ合金的摩擦系数和比磨损率均明显小于基体TAMZ合金,硬度提高;而且经摩擦的碳离子注入TAMZ合金比基体TAMZ合金的阳极极化电流密度小、电荷转移电阻大,表明碳离子注入改性层在人体模拟液环境中具有优良的耐磨、耐蚀性能。     

温度对离子注入Ti6A14V表面改性影响

对Ti6Al4V 合金进行温度范围从100 ℃到600 ℃,注入剂量为:4×1017ions.cm-2氮离子等离子体源离子注入(N-PSII)。用俄歇电子能谱仪(AES)对注入样品进行元素深度分布剖面分析。用显微硬度及针盘磨损试验机测试表面改性的效果。利用X 射线衍射(XRD)分析表面改性层晶相的变化。用光学显微镜观察磨痕宽度。分析发现,当温度从 100 ℃升到600 ℃时,注入层厚度明显增加。其中,高温注入时获得较高的表面硬度和较好抗磨损性。XRD分析发现,随温度升高注入层表面形成TiN和Ti2N析出相。     

Ti6Al4V合金上TiO_2-CaP纳米薄膜的简易水热合成（英文）

采用高浓度Ca3(PO4)2、CaH PO4和Ca(H2PO4)2溶液对Ti6Al4V合金进行水热处理,以进行生物活性表面改性。经过处理的试样表面覆盖的薄膜由尺寸为60~240 nm的纳米颗粒组成。这种薄膜也能在电子束熔融技术制备的Ti6Al4V支架上生长。X射线光电子能谱分析表明,试样表面钛元素以TiO2形式存在,钙和磷元素以磷酸钙形式存在。X射线衍射和拉曼光谱分析表明,试样表面层由锐钛矿TiO2和羟基磷灰石组成。在无钙Hank’s平衡盐液中的动电位极化实验表明,水热处理试样的耐蚀性比抛光试样的显著提高。本研究提供了易于操作、处理温度低、腐蚀性低的生物活性表面改性方法,此方法可用于生物医用多孔Ti6Al4V合金的表面改性。