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。     

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。     

Ti-22Nb-6Zr(at%)合金的超弹性和形状记忆效应

用弯曲法和拉伸法测定Ti-22Nb-6Zr（at％）合金的超弹性和形状记忆效应，研究固溶处理温度对Ti-22Nb-6Zr合金组织结构及性能的影响。结果表明：固溶处理后Ti-22Nb-6Zr合金的室温组织为单一的β相，晶粒尺寸随固溶处理温度升高而增大；合金的静态弹性模量小于30GPa；Ti-22Nb-6Zr合金具有良好的超弹性和一定的形状记忆效应。室温下变形，合金的超弹性和形状记忆效应随固溶处理温度升高而提高。900℃固溶处理后的合金在室温下拉伸变形，应变为5％时，总的最大回复应变达4．12％，其中超弹性回复应变为3．91％，记忆回复应变为0.21％。     

表面等离子Mo合金化提高Ti-5Zr-3Sn-5Mo-15Nb耐磨性的研究

采用等离子合金化技术在Ti-5Zr-3Sn-5Mo-15Nb(TLM)表面制备含钼改性层,对改性层组织、成分分布和显微硬度进行分析,并测量去离子水在渗钼试样表面的接触角,同时研究在模拟人工体液中改性层的摩擦磨损行为。结果显示:所制备的钼改性层均匀致密,厚度约为12μm,主要由Mo相组成。与TLM基体相比,渗钼后试样表面硬度显著增加。由于改性后Mo合金层的形成和表面粗糙度增加,使接触角减小,进而提高了表面润湿性。钼合金化后的TLM具有较低的摩擦系数,耐磨能力较未处理的合金提高约50倍,表现出良好的耐摩擦磨损性能。     

镜架用Ti-25Nb-15Zr合金的力学特性及组织

本实验研究了新型近β钛合金Ti-25Nb-15Zr镜架用丝材的显微组织及其力学特性。结果表明:合金冷拉拔的最佳变形量为50%~70%。同时,Φ2 mm合金丝材经固溶处理后显微组织中只有β单相等轴组织,此种组织具有明显的两阶段屈服应力平台,抗拉强度为800 MPa,延伸率为13.7%,并具有良好的形状记忆特性及超弹性,室温最大恢复应变达到3%。同时,为了改善镜架腿部压扁后合金的弹性行为,经730℃固溶30 min后,压扁处组织发生再结晶,宏观状态下合金扁丝重新恢复到原来的超弹性。     

生物医用Ti-16Nb-4Sn合金的超弹性和形状记忆效应

通过室温下拉伸及弯曲试验,研究了淬火温度以及循环拉伸对Ti-16Nb-4Sn(at%)合金的超弹性和形状记忆效应的影响.发现锻造态合金在室温变形后具有接近完全的超弹性.700℃冰水淬火的合金具有最好的形状记忆效应,室温变形后在150℃加热,形状回复率可达21.1%,但超弹性却最低.超弹性和形状记忆效应具有互补性.循环拉伸可以明显改善合金的超弹性.对于锻造态和经400℃冰水淬火的合金,通过4%应变量循环拉伸3次后均可获得完全的超弹性.XRD分析结果表明,室温下合金的组织为β α"马氏体.     

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。     

新型无镍β型钛合金超弹性的研究

采用钛合金d电子理论设计超弹性钛合金。采用水冷铜坩埚电弧熔炼的方法制备铸锭,经均匀化、冷轧和退火处理后,使用XRD和TEM分析退火后合金相组成,使用U型法测试超弹性。结果表明,Ti-24Nb-4Zr合金经800℃退火后具有优良的超弹性,U型法测试加载3.76%应变在卸载后可以完全回复。Sn具有强烈降低Ms点的作用,使得Ti-24Nb-2Zr-2Sn合金获得稳定的室温β相。300℃退火生成的ω相能够避免塑性变形过早发生,提高Ti-24Nb-2Zr合金的超弹性。但其同样阻碍β相的应力诱发马氏体转变,使得Ti-24Nb-4Zr合金经300℃退火获得的超弹性低于800℃退火获得的结果。     

热轧工艺对Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金显微组织和拉伸性能的影响

研究了热轧温度、变形程度对Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金显微组织和拉伸性能的影响.结果表明通过对热轧工艺的调整,可以使合金的强度、塑性在较大范围内变化.两相区变形可获得良好的塑性;β区变形能保证合金较高的强度;一火β区变形+ 一火两相区变形可获得较好的强塑性配合.     

超叠层TiNi箔及强磁性形状记忆合金

形状记忆合金具有其它材料所没有的超弹性和形状记忆效应。形状记忆效应是在室温下变形 ,加热时即恢复原来形状 ,超弹性是具有远比一般金属材料的弹性限度高的滞弹性应变。它们均是一种无扩散的马氏体相变引起的特异现象。至今开发的形状记忆合金有多种多样 ,但具有良好形状记忆效应和超弹性的仅限于热弹性型的马氏体相变合金 ,几乎都是以稀有金属为成分的规则合金系 ,可见稀有元素对形状记忆合金是不可或缺的元素。在形状记忆合金中 ,现在实用的几乎都是Ti-Ni合金 ,这是由于这种合金具有优良的形状记忆特性、超弹性及疲劳性能 ,并可通过加…     

Ti53311S钛合金热变形的组织和机制分析

用Gleeble-1500型热模拟试验机对Ti53311S钛合金在温度为880～1080℃,应变速率为0.001～10 s-1的条件下进行高温压缩变形行为的研究.测试了其真应力.真应变曲线,采用双曲正弦本构方程计算出激活能,双相区为641 kJ/mol,β相区为244 kJ/mol.观察了变形后的显微组织,并分析了其变形机制.结果表明:该合金对温度和应变速率敏感,不同变形条件下应力值变化很大;应变速率敏感指数(m)随温度升高而降低,而变形激活能(Q)随温度升高而增大.合金的变形机制在双相区为晶界滑移和晶粒球化,在β单相区为动态回复.     

置氢TC21合金粉末烧结材料高温流变行为及组织演变

采用热压缩试验研究置氢量0.22wt%TC21钛合金粉末烧结材料在温度850℃~1000℃和应变速率0.001s-1~0.10 s-1范围内的流变行为和组织演变,分析了该合金烧结材料在试验参数范围内变形的应力-应变曲线特征。动力学分析获得置氢TC21合金粉末烧结材料高温压缩变形的应力指数和变形激活能分别为3.32kJ/mol和442.74kJ/mol,表明置氢TC21合金粉末制品在高温变形过程中均发生了动态再结晶。组织观察发现,在β相区变形时,β晶粒随金属流动方向明显被拉长、变形;在α+β相区变形时,β相的组织变化基本同其在β相区变形时一样,只是β相再结晶过程加剧;在α相区变形时,原始的的片状和等轴状组织中α相组织发生再结晶,初生的α相含量逐渐减少。平面应变状态下发生动态再结晶的临界变形量大于均匀单向压缩状态下的临界变形量。     

2519铝合金热扎板材晶间腐蚀的研究

用化学浸泡实验与金相实验相结合的方法，研究了热扎变形量对2519铝合金板材晶间腐蚀的影响。结果表明，在变形量和变形速率一定的条件下，变形量的不同导致晶界析出相分布不均和晶粒的尺寸与形状的不同。变形量愈大的2519铝合金热扎板表现出的晶间腐蚀速率也愈快；室温条件下，2519铝合金在3.5%NaCl+1%HCl的溶液中晶间腐蚀速率与时间呈指数函数的变化规律即 v=v0 + a1exp(-(t-t0)+a2exp(-(t-t0)/b2)。     

热轧TB2钛合金织构多晶板动态压缩性能的各向异性

利用Instron 电子拉伸机和分离式霍普金生压杠(SHPB)实验装置, 研究了准静态和动态压缩条件下热轧TB2钛合金织构多晶板的力学性能。对TB2钛合金板材的轧向、横向以及轧制平面内与轧向成45°等3个方向进行了压缩实验, 得到了不同应变速率下的应力-应变曲线。结果表明：热轧TB2钛合金板材不同方向上的流变应力均随应变速率的增加而增加, 表现出明显的应变速率强化效应。准静态和动态力学性能均表现出各向异性, 且准静态和动态压缩行为规律不一致。考虑准静态和动态变形时可能的塑性变形机制, 基于微观晶体塑性变形理论, 定性讨论了热轧织构多晶TB2钛合金板屈服强度的各向异性     

铸态TC21钛合金高温热变形行为及加工图

研究了铸态TC21钛合金在温度1000~1150℃,应变速率0.01~10s-1条件下的高温压缩变形行为,基于动态材料模型建立了热加工图,并结合变形微观组织观察确定了该合金在实验条件下的高温变形机制及加工工艺。结果表明:TC21合金在β相区进行热压缩,主要变形机理为动态回复;Ⅰ区(高应变速率,ε≥1s-1),材料落入流动失稳区域,其微观变形机制为局部塑性流动,在制定热加工工艺时应尽量避免;Ⅱ区(1050~1120℃,0.1~1s-1),β晶粒变扁、拉长,晶界平直,为典型的动态回复,功率耗散率为32%~34%;最优加工区,Ⅲ区(低应变速率0.01~0.1s-1),功率耗散为38%~46%,拉长的β晶粒晶界上出现连续再结晶现象,首火次开坯应在高温(1150℃)附近进行,以提高铸态组织的塑性,随后开坯应在中低温进行,以得到细小均匀的β晶粒。     

高温变形对(Cu50Zr50)92Al8等温晶化行为及其力学性能的影响

研究了(Cu50Zr50)92Al8非晶合金在过冷液相区中,经过牛顿流变和非牛顿流变后的等温晶化行为及其对该合金力学性能的影响。结果表明,牛顿型流变对(Cu50Zr50)92Al8非晶合金的结构没有明显的影响;而非牛顿流变对该非晶的显微结构及其等温晶化行为有显著影响:非牛顿流变促进了(Cu50Zr50)92Al8非晶合金的晶化,其主要晶化相为体心立方结构的CuZr相(B2相)和CuZr马氏体相;经非牛顿流变及真空热处理试样,在室温压缩过程中,应力诱发了部分B2相的马氏体相变,从而使其在室温下表现出超弹性,当预塑性应变量为8%时,其总可回复应变为5%左右。     

Tensile fracture of as-cast and hot rolled Mg-Zn-Y alloy with long-period stacking phase

An experimental Mg97Zn1Y2(molar fraction,%)alloy was produced by rolling the as-cast alloy.The microstructure of the alloy is composed of theα-Mg(also marked as 2H-Mg with reference to long-period stacking structure according to hexagonal close packed structure)and long-period stacking(LPS)phase.Tensile tests of Mg97Zn1Y2 alloy in comparison with pure Mg were conducted.The fracture morphologies of the tensile specimens were characterized and the microstructures near fracture surface were observed.The results show that the rolled Mg97Zn1Y2 alloy shows a mixed fracture mode including dimples indicating a ductile fracture pattern and a small fraction of cleavage planes indicating a brittle fracture pattern,which is different from the single brittle fracture of the as-cast alloy.In addition,the plastic deformation is mainly from dislocations induced strain with small strengthening effect during plastic deformation in the as-cast Mg97Zn1Y2 alloy,and the strain hardening rate is similar to that of the as-cast pure magnesium.The deformation mechanism of Mg97Zn1Y2 alloy is different from that of the pure magnesium according to a metallographical observation that whether twins are found or not.The strengthening effect hardly exists in the rolled Mg97Zn1Y2 alloy under the same dislocations induced strain,which is different from that of the as-cast alloy with moderate strengthening effect.     

冷轧预处理对TC4合金540 ℃渗氮组织的影响

TC4钛合金经820 ℃固溶处理及室温下冷轧得到10%、20%、30%、40%、50%不同变形量的试样,之后在540 ℃进行渗氮复合时效处理8 h。利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜等分析了不同变形量下合金渗氮组织和时效组织的变化特点以及渗氮试样表面的相结构和形貌的变化。试验结果显示,渗氮处理后,试样表面生成了TiN、Ti₂N等高硬的氮化物颗粒,变形量越大,试样表面生成的氮化物颗粒越多且尺寸越大;经固溶处理后,TC4合金的室温组织为α相+亚稳β相,经渗氮复合时效处理后,亚稳β相分解为α相,同时α相向β相转化,变形量越大,析出的β相越多,且这种趋势不如单纯的时效处理明显。     

304奥氏体不锈钢应变诱发马氏体的研究

用X射线衍射(XRD)、磁针法、力学性能和显微分析研究了商用热轧态和冷轧态304奥氏体不锈钢在不同变形方式下应变诱发马氏体的行为。结果表明:304钢热轧态由于存在多量碳化物和组织不均匀性,其奥氏体稳定性低,拉伸应变诱发马氏体量达40%,冷轧(固溶)态组织均匀、奥氏体稳定性高,拉伸应变诱发马氏体量仅9%;304冷轧板材扩孔、杯突成形时其切向和径向的二向拉应力有助于γ→α’转变,诱发马氏体量(30%～35%)多于单向拉应力的拉伸诱发马氏体量(8%～10%)。对于冷轧304不锈钢,在20%以上拉伸工程应变的驱动下才能较明显地诱发马氏体。304明显的强化效果(△σ达320～400 MPa)来自应变硬化和马氏体相变强化两方面:冷轧304钢的强化主要来自应变硬化本身;热轧304钢的强化不光有应变硬化的贡献,还有应变诱发的多量马氏体的重要贡献,而且后者是主要的。     

Shape memory properties of Ti–Nb–Mo biomedical alloys

Mo is added to Ti–Nb alloys in order to enhance their superelasticity. The shape memory properties of Ti–(12–28)Nb–(0–4)Mo alloys are investigated in this paper. The Ti–27Nb, Ti–24Nb–1Mo, Ti–21Nb–2Mo and Ti–18Nb–3Mo alloys exhibit the most stable superelasticity with a narrow stress hysteresis among Ti–Nb–Mo alloys with Mo contents of 0, 1, 2 and 3 at.%, respectively. The ternary alloys reveal better superelasticity due to a higher critical stress for slip deformation and a larger transformation strain. A Ti–15Nb–4Mo alloy heat-treated at 973 K undergoes (2 1 1)〈1 1 1〉-type twinning during tensile testing. Twinning is suppressed in the alloy heat-treated at 923 K due to the precipitation of the α phase, allowing the alloy to deform via a martensitic transformation process. The Ti–15Nb–4Mo alloy exhibits stable superelasticity with a critical stress for slip deformation of 582 MPa and a total recovery strain of 3.5%.