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。     

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。     

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。     

高强韧Ti-6Al-2Zr-2Sn-3Mo-2Nb-1Cr-0.1Si-xFe钛合金的组织和压缩性能

利用光学显微镜(0M)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、维氏硬度计、电子万能试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)等分析测试方法,研究了Ti-6Al-2Zr-2Sn-3Mo-2Nb-1Cr-0.1Si-xFe(x=0,0.4,0.8,质量分数,％)铸态合金双重退火后的组织和力学性能.结果 表明:3种铸态合金的...     

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.     

Ti-6Al-2Zr-1Mo-3Nb合金微弧氧化陶瓷膜的结构与性能

利用微弧氧化技术,在Ti-6Al-2Zr-1Mo-3Nb合金表面制备陶瓷涂层。用扫描电镜和X射线衍射仪观察并分析陶瓷膜层的组织形貌和相结构,用电子万能材料试验机和数字万用表研究膜层的结合强度和绝缘性,并用MMS-1G高温高速销盘摩擦磨损试验机和YWX/Q-750盐雾试验机考察涂层的摩擦性能和耐腐蚀性能。结果表明:陶瓷层主要由金红石TiO2相和锐钛矿TiO2相构成,膜基结合强度达到30MPa以上,膜层绝缘性和耐腐蚀性良好,耐磨性得到明显改善,涂层的磨损机制表现为轻微的磨粒磨损与粘着磨损。     

SiC和Al2O3颗粒对Ti-25Nb-3Mo-3Zr-2Sn合金微磨损行为的影响

本文研究了SiC和Al₂O₃颗粒对生物医用植入材料Ti-25Nb-3Mo-3Zr-2Sn合金的微磨损行为的影响。在文中研究了合金的比磨损率、摩擦系数、磨损机制以及微磨损与腐蚀之间的协同作用。研究结果显示,合金的比磨损率随磨粒尺寸的增加而增加。由于SiC磨粒的硬度和切削性均优于Al₂O₃磨粒,由此在同尺寸磨粒下SiC磨粒所造成的材料的损失比Al₂O₃磨粒造成的要大。摩擦系数的结果显示,在同一种磨粒作用下,Hank’s溶液中所获得的摩擦系数的平均值大于蒸馏水中所获得的摩擦系数平均值,且由于Hank’s溶液的腐蚀性所致在Hank’s溶液中获得的摩擦系数的稳定性要比在蒸馏水中的稳定性差;在同尺寸磨粒下,Al₂O₃磨粒所造成的摩擦系数要大于SiC磨粒所造成的。随磨粒尺寸的减小,磨损机制由三体磨损转变为混合磨损之后再转变为二体磨损。从磨损机制图中可以看出腐蚀对材料损失的贡献是不容小视的,磨损机制为以磨损为主的磨损腐蚀。     

Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金β锻动态再结晶(英文)

通过热压缩实验研究Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金在变形温度为1000～1100°C,应变速率为10-3～1.0s-1的条件下的动态再结晶行为。结果表明:在变形温度高于1050°C、应变速率低于0.01s-1时,合金的动态再结晶机制以不连续动态再结晶为主;在变形温度低于1050°C、应变速率高于0.01s-1时,合金的动态再结晶机制以连续动态再结晶为主,同时存在少量的不连续动态再结晶。此外,降低应变速率和升高变形温度均能促进动态再结晶进程并使β变形晶粒细化。     

表面肝素改性TLM钛合金的血液相容性评价

在新型近β钛合金TLM(Ti-3Zr2Sn-3Mo-25Nb)表面用溶胶-凝胶法镀上一层TiO2薄膜,再将薄膜依次用羟基化溶液和胺基化溶液处理以在薄膜表面引入活性OH-和NH2-,然后通过该活性官能团将肝素共价键接在薄膜表面.利用XRD、SEM和EDS研究了TiO2薄膜的相结构和表面特性:通过测定材料表面的接触角、溶血率和血小板黏附行为对肝素化TLM合金的血液相容性进行分析、评价.结果表明,表面肝素化处理后TLM合金的血液相容性得到了明显的改善.     

应用智能方法建立Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V合金的本构关系(英文)

利用Thermecmastor-Z热模拟机进行Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金在不同工艺参数(变形温度800,850,900,1000,1050°C,应变速率0.01,0.1,1,10s-1)条件下的热模拟压缩试验,研究变形温度和应变速率对Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金流变应力的影响。以试验数据为基础,应用BP神经网络算法原理,建立该合金的高温流动应力与变形温度、应变和应变速率对应关系的高温本构关系预测模型。结果表明,运用神经网络方法建立的Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V钛合金本构关系模型具有较高的预测精度,与试验结果吻合良好。此外,运用Visual Basic可视化编程语言设计并开发了具有神经网络功能的用户界面。     

Cavity nucleation during hot forging of Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V alloy with colony alpha microstructure

The initiation sites and influencing factors of cavity nucleation were investigated for a Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V alloy with lamellar starting structure,using the isothermal hot compression test.All samples were deformed to a true strain of 0.70 in the temperature range of 750-950°C and strain rate range of 0.001-10 s-1.The corresponding microstructures were observed by means of the metallurgical microscopy and scanning electron microscopy(SEM).It was found that all cavities occurred at the bulge regions of the compression specimens.Most of cavities nucleated along prior beta boundaries oriented 45°to the compression axis,while others nucleated at the interfaces of lamellar alpha colonies.Cavity nucleation was inhibited with increasing the volume fraction of beta phase and the volume fraction spheroidized of lamellar alpha phase.     

热处理对Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金超弹性的影响

研究了不同热处理条件下近β钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb板材的超弹性行为及变形过程。结果表明:合金在固溶及固溶时效后均具有一定的超弹性行为,而相变点以上固溶后合金具有最佳的超弹性,同时应力诱发的马氏体体积分数最多。而固溶处理后时效析出的ω相和细小的α相却阻碍应力诱发马氏体的形成,导致合金弹性和塑性降低。研究还发现,对合金施加适当的预变形能够提高其超弹性。     

应用人工神经网络建立Ti-22Al-25Nb合金高温本构关系模型

本构方程是描述材料变形的基本信息和有限元模拟中不可缺少的数学模型,反映了流动应力与应变、应变速率以及温度之间的相互关系。文章运用Gleeble-1500热模拟机对Ti-22Al-25Nb钛合金试样进行等温压缩变形试验,以试验所得数据(变形温度940℃～1030℃,应变速率0.001s-1～1s-1)为基础,采用BP神经网络的方法建立了该合金的高温本构关系,并与传统回归拟合的方法计算出的结果进行了对比。结果表明,BP神经网络本构关系模型的预测精度明显优于传统公式的计算结果,而且模型还可以很好地描述该合金在高温变形时,各热力学参数之间的复杂非线性关系,为该合金本构关系方程模型的建立,提供了一种便捷有效的方法。