生物医用多孔Ti-Ni形状记忆合金的

综述了多孔Ｔｉ－Ｎｉ形状记忆合金的发展历史、制备技术、生物相容性、力学性能及其应用等方面的研究进展一种用于人体硬组织修复和替换的新型生物医用材料一多孔Ｔｉ－Ｎｉ形状记忆合金，由于其多孔结构及独特的形状记忆与伪弹性、优良的生物相容性和力学性能等特点，伴随其制备工艺的改进，已经引起世界各国科学家的极大关注。

燃烧合成法制备多孔Ti-Ni形状记忆合金的研究

使用Ti、Ni纯元素粉末 ,用燃烧合成技术制取了近等原子比的多孔Ti Ni形状记忆合金 ,一种理想的人造骨骼材料。通过选择合适的预热温度及各种工艺参数 ,得到了孔隙度达 70 % ,开孔率 95 %以上 ,孔径 10 0～ 30 0 μm为主 ,孔洞均匀分布 ,三维相互连通的样品。应用X 射线衍射、SEM扫描分析了产物相组成 ,除了TiNi母相外 ,还有少量的Ti2 Ni和Ni3 Ti中间相。结果表明 ,燃烧合成技术能制取均匀多孔的Ti Ni形状记忆合金 ,且工艺过程简单 ,节省能源 。

退火和时效工艺对富镍Ti-Ni形状记忆合金显微组织和相变行为的影响

为了给富镍Ti-Ni形状记忆合金热处理工艺的优化提供依据,以Ti-50.8Ni合金丝为对象,用光学显微镜、透射电子显微镜和示差扫描量热仪研究了退火和时效工艺对富镍Ti-Ni合金显微组织、相变类型、相变温度和相变热滞的影响规律。Ti-50.8Ni合金丝经350~800℃+5~120 min退火处理后,随退火温度和时间增加,合金发生回复、再结晶和晶粒长大过程,再结晶温度在600℃左右,显微组织形态由纤维状向等轴状变化;冷却/加热相变类型由B2→R→B19′/B19′→R→B2型向B2→R→B19′/B19′→B2型向B2→B19′/B19′→B2型转变(B2-母相,CsCl型结构;R-R相,菱方结构;B19′-马氏体相,单斜结构);R相变温度θ_(R)先升后降,极大值35.2℃在400℃退火态合金中取得;马氏体(M)相变温度θ_(M)升高,M相变热滞Δθ_(M)降低,R相变热滞Δθ_(R)约为4℃。该合金经300~500℃+0.5~50 h时效处理后,随时效温度和时间增加,合金中Ti3Ni4析出物形貌由细小颗粒状→针状→粗片状变化;300℃和500℃时效态合金的相变类型分别为B2→R→B19′/B19′→R→B2和B2→R→B19′/B19′→B2,400℃时效态合金的相变类型由B2→R→B19′/B19′→R→B2型向B2→R→B19′/B19′→B2型转变;θ_(R300)、θ_(R400)、θ_(R500)、θ_(M300)和θ_(M500)升高;θ_(M400)先降后升,极小值-121.4℃在400℃+1 h时效态合金中取得;Δθ_(M300)和Δθ_(M400)先升后降,极大值70.5℃和129.4℃分别在300℃+5 h和400℃+1 h时效态合金中取得;Δθ_(M500)降低,Δθ_(R300)和Δθ_(R400)约为4℃。

Zr掺杂对Ti-Ni形状记忆合金相变、拉伸性能和循环超弹性的影响

为了开发超弹性优异的Ti-Ni基形状记忆合金(SMA),以600℃退火态Ti-50.8Ni和Ti-50.8Ni-0.1Zr(摩尔分数)SMA为研究对象,用示差扫描量热仪、XRD、SEM和拉伸试验研究了Zr掺杂对Ti-Ni基SMA相组成、相变行为、拉伸性能和循环超弹性的影响。结果表明:掺杂0.1%Zr不影响Ti-Ni SMA的组成相和相变类型,但降低马氏体相变温度(t_(M)),增加相变热滞(Δt),提高抗拉强度(R_(m)),降低伸长率(A),增强非线性超弹性稳定性。600℃退火态Ti-50.8Ni和Ti-50.8Ni-0.1Zr合金的室温组成相主要为母相B2,冷却/加热时发生B2→B19′/B19′→B2一步可逆马氏体相变;掺杂0.1%Zr后,Ti-Ni SMA的t_(M)降低了34℃,Δt增加了22℃,R_(m)增加了79 MPa,A降低了22%。随应力-应变循环次数增加,Ti-50.8Ni合金由部分非线性超弹性转变为线性超弹性,Ti-50.8Ni-0.1Zr合金则始终保持稳定非线性超弹性,两种合金的超弹性残余应变(ε_(R))和能量耗散(W_(D))均先降低后趋于稳定。随着循环应变速率的增加,Ti-50.8Ni合金的W_(D)和等效阻尼比先降低后趋于稳定;Ti-50.8Ni-0.1Zr合金的W_(D)和等效阻尼比先升高后趋于稳定。随循环应变幅值的增加,Ti-50.8Ni和Ti-50.8Ni-0.1Zr合金的W_(D)和等效阻尼比皆升高。

Ti-Ni形状记忆合金性能及应用研究进展

综述了近年来Ti-Ni形状记忆合金(SMA)的形状记忆效应、超弹性效应、温度记忆效应、生物相容性、耐磨性、阻尼及电阻特性等的研究进展;论述了Ti-NiSMA在机械工程、生物医学及建筑工程领域和日常生活中的应用,并对今后的研究方向进行了展望。

添加Co对Ti-Ni形状记忆合金组织和性能的影响

以400和600℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金为对象,用示差扫描热分析仪、光学显微术、X射线衍射仪和拉伸试验研究了添加Co对退火态Ti-Ni形状记忆合金相变、组织和形状记忆行为的影响。结果表明,400℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金冷却时皆发生A→R→M(A-母相,R-R相,M-马氏体)两阶段相变;加热时Ti-49.8Ni合金发生M→A一阶段相变,Ti-49.8Ni-1.0Co合金发生M→R→A两阶段相变;600℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金冷却加热时皆发生一阶段AM相变。400℃退火态Ti-49.8Ni和Ti-49.8Ni-1.0Co合金的组织呈纤维状,塑性较差;600℃退火态合金的组织呈等轴状,塑性良好。Ti-49.8Ni合金室温组成相为马氏体,呈形状记忆效应;Ti-49.8Ni-1.0Co合金的室温组成相为母相B2,呈超弹性特性。退火时间对Ti-Ni合金的组织和性能影响不大,合金的相变温度随退火时间延长缓慢升高。形变温度显著影响Ti-Ni合金的超弹性特性,随形变温度升高合金的超弹性应力增加,超弹性滞回面积减小。

Ti-Ni基形状记忆合金的特性和应用研究进展

Ti-Ni基形状记忆合金具有优异的性能,已在机械电子、航空航天、建筑工程、生物医疗及日常生活等领域得到广泛应用。近年来,对该合金特性及应用的研究取得了很大发展。论述了Ti-Ni基形状记忆合金的形状记忆效应、超弹性、高阻尼特性的种类、机制、影响因素及应用的研究进展,指出了该合金的发展方向,提出了该研究领域今后的研究重点和需进一步解决的问题。

Ti-Ni基形状记忆合金的特性及应用研究进展

Ti-Ni基形状记忆合金(SMA)具有优异的形状记忆效应、超弹性、髙阻尼性、生物相容性、射线不透性、比强度高、无磁性及耐磨损等性能,得到了广泛应用。综述了Ti-Ni基SMA的特性及其在医疗器械、土木工程、汽车工业、石油工程及日常生活中应用的研究进展,指出了该合金今后的发展方向。

Ti-Ni形状记忆合金薄膜的研究进展

综述了Ti-Ni形状记忆合金(SMA)薄膜的制备、特性及应用的研究现状。介绍了影响Ti-Ni SMA薄膜性能的相关因素及磁控溅射和熔体快淬两种Ti-Ni基SMA薄膜的制备方法,论述了Ti-Ni基SMA薄膜在微机电系统中的应用。最后,指出了Ti-Ni SMA薄膜存在的问题及今后的研究方向。

Ti-Ni基形状记忆合金的特性及其影响因素研究进展

Ti-Ni基形状记忆合金因具有优异的形状记忆效应、超弹性、高阻尼特性和生物相容性而得到了广泛应用。近年来,对该合金特性及其影响因素的研究取得了很大进展。本文论述了Ti-Ni基形状记忆合金形状记忆效应、超弹性、高阻尼和生物相容性及其影响因素的研究进展,指出了该领域今后的研究重点和需进一步解决的问题。

TiNi形状记忆合金致密体、薄膜和多孔体的制备

综述了 Ti Ni形状记忆合金致密体、薄膜及多孔体的制备与加工过程 ,并简要介绍了多孔 Ti

热爆反应合成多孔NiTi形状记忆合金的性能

利用热爆方法来制备了多孔NiTi形状记忆合金。研究了在不同热爆温度下制备出的样品与其机械性能之间的关系。结果表明:在1223K下热爆反应制备的NiTi合金,具有大的孔隙度,高开孔率和基本各向同性,同时表现出较好的超弹性。对断口分析发现,断裂为脆性断裂和韧性断裂的复合。这表明改善孔洞分布和形态,可以极大地提高多孔NiTi形状记忆合金的机械性能和超弹性。

不同加工态Ti-Ni基形状记忆合金相变、形变特性研究进展

综述了近年来有关化学成分和热处理工艺对Ti-Ni基形状记忆合金(SMA)相变、形变特性影响规律的研究进展,介绍了弹簧、薄膜、多孔、复合及单晶等不同加工态形状记忆材料及其特性的研究现状,指出了该研究领域今后的发展方向。通过加入适当的合金元素并选择合理的热处理工艺,可有效改变Ti-Ni基SMA的相变温度和相变热滞,进而可获得所需的形状记忆效应或超弹性特性。纤维化、薄膜化、多孔化、复合化是Ti-Ni基SMA今后的发展趋势。

多孔CuAlMn形状记忆合金的制备及其压缩特性

首次以NaCl颗粒为造孔剂利用烧结-脱溶法成功制备出了多孔CuAlMn形状记忆合金,并对其宏、微观形貌特征及压缩性能进行了研究.结果表明多孔CuAlMn形状记忆合金为三维贯通的开孔网络结构,孔洞分布均匀,孔的大小、形貌与氯化钠颗粒相似.多孔CuAlMn形状记忆合金试样的准静态压缩应力-应变曲线分为明显的弹性区、平台区及致密化区3个区域.长而平的平台区表明多孔CuAlMn形状记忆合金具有良好的压缩吸能特性.

医用多孔Ni-Ti形状记忆合金的研究与应用进展

总结了医用多孔Ni-Ti形状记忆合金的研究和应用进展情况。多孔Ni-Ti合金由于具有优异的形状记忆性能、良好的力学性能和优良的生物相容性,是最有发展前途的生物医用材料之一,极具开发价值。

多孔NiTi形状记忆合金的制备工艺

以NH_4HCO_3为造孔剂,利用元素粉末混合烧结法制备了多孔NiTi形状记忆合金。研究了压制压力、烧结温度和烧结时间对多孔NiTi合金孔结构的影响,并分析了其物相组成。结果表明:随压制压力的增加,平均孔径和孔隙率逐渐减小;随烧结温度提高,多孔NiTi合金的平均孔径减小、孔隙率先增加后减少,孔隙分布趋于均匀;随烧结时间延长,多孔NiTi合金的平均孔径及孔隙率先增加后减少。在造孔剂添加量50%,压制压力250 MPa,烧结温度1000℃,烧结时间6 h条件下可制备出孔结构均匀(平均孔径为314μm,孔隙率56.3%)的多孔NiTi合金,其基体相为B2(NiTi)相。

自蔓延燃烧合成多孔NiTi形状记忆合金的显微组织和孔隙结构

以镍粉和钛粉为原料，采用自蔓延燃烧合成技术制备了多孔NiTi形状记忆合金，研究了压坯压力、镍含量、钛粉粒径等参数对合金孔隙尺寸、孔隙均匀性和显微组织的影响。结果表明：自蔓延燃烧合成的NiTi合金为螺旋分层结构；压坯压力在100-200MPa范围内再经自蔓延燃烧合成的NiTi合金的孔隙均匀，且为三维连通结构，比较理想；镍质量分数为40％左右时，孔隙的分布和三维贯通性均较理想；当钛粉粒径较大时，出现了大量的液相和NiTi2、Ni3Ti等杂质相，反应很不充分，钛粉粒径在50-100μm之间为好。

多孔NiTi形状记忆合金的制备工艺研究

介绍了制备多孔NiTi形状记忆合金的方法,研究了用粉末冶金法制备多孔NiTi形状记忆合金工艺及过程,结果表明:在140MPa压力下压制,在1223K下粉末冶金制备的NiTi合金,具有合适的孔隙度和较规则的孔形貌。

多孔NiTi形状记忆合金的制备及性能

采用球磨后的NiTi合金粉末为原料,添加尿素作为造孔剂,利用粉末烧结法制备多孔NiTi形状记忆合金。研究烧结温度、保温时间和预成型压力等条件对制备的多孔NiTi合金组织结构和力学性能的影响。结果表明:相对于传统的Ni粉和Ti粉近等原子比混合烧结方法,此方法制备的多孔NiTi合金的相组成更加纯净。且随烧结温度升高,多孔NiTi合金的孔隙尺寸逐渐增大,孔隙分布趋于均匀,抗压强度增加。随保温时间的延长,孔径减小,液化现象明显,强度增加。在预成型压力的变化过程中存在最优值,选取最优值可获得组织特性较好的多孔合金制品。并最终确定在添加70%造孔剂时,预成型压力为150MPa,1050℃保温5h条件下可制备出性能优异的多孔NiTi合金。

多孔NiTi形状记忆合金中Ni的释放行为

多孔NiTi合金在生理盐水和模拟体液中的Ni释放速率远大于具有相同名义表面积的致密态NiTi合金.在恒定的静弯曲应变的作用下,多孔NiTi形状记忆合金Ni释放速率呈现增大的趋势.多孔NiTi合金在60℃的4 mol/L的NaOH溶液中浸泡24 h,然后在600℃进行1 h处理后,合金表面形成一层氧化膜,阻隔了浸液与基体的接触,明显降低多孔NiTi合金的Ni释放速率.