Mo-3Nb合金化单晶微型试样强度测试

介绍了微型试样的测试方法及机理,对所研制的Mo-3Nb合金化单晶材料分别采用微型试样测试和常规室温拉伸测试,并对2种方法所得结果进行比较,微型试样检测的抗拉强度、屈服强度值均低于常规拉伸试样,延伸率偏差较大,但作为Mo-3Nb合金单晶拉伸性能一种定性判据是有效的。

合金化Mo-3Nb单晶材料的室温力学性能

采用微型样品测试方法测试了俄罗斯及国产合金化Mo-3Nb单晶的室温力学性能。结果表明:俄罗斯Mo-3Nb单晶屈服强度、抗拉强度、显微硬度比国产Mo-3Nb单晶要高,而延伸率略低;微观分析发现俄罗斯单晶基体Nb含量略高于国内研制的单晶且含有一定数量的棒状强化物。微观组织和成分的差异是引起2种Mo-3Nb单晶力学性能差异的主要原因。

合金化Mo-3Nb单晶微观组织分析

对国产和俄罗斯产Mo-3Nb单晶进行了微观组织结构分析.结果表明:俄罗斯单晶含有一定数量的棒状析出物,国产单晶含有少量球状析出物,且棒状析出物密度明显高于球状析出物;俄罗斯单晶基体Nb含量略高于国内研制的单晶.同时,力学性能测试结果表明,俄罗斯Mo-3Nb单晶强度高于国产Mo-3Nb单晶.经合金强化机理分析认为,微观组织结构和Nb含量是影响合金化Mo-3Nb单晶室温力学性能的主要因素.

结构及拘束应力对合金化Mo-3Nb单晶焊接的影响

通过对合金化Mo-3Nb单晶电子束焊缝的微观检验及分析,阐明了单晶焊接过程中工件所受应力对焊缝组织结构的危害,讨论了应力导致单晶焊缝内出现亚晶、孪晶及再结晶微裂纹的机理.研究结果不仅为设计和制定单晶焊接工艺提供了参考建议,而且为消除应力对单晶焊接的危害以及提高单晶焊缝质量提供了理论依据.

新型Ti-3Zr-2Sn-3Mo-15Nb钛合金的形状记忆和超弹性(英文)

采用弯曲和循环拉伸实验研究了新型Ti-3Zr-2Sn-3Mo-15Nb(TLM)钛合金的形状记忆和超弹性性能。探讨了变形温度、总应变和热处理等对TLM钛合金形状记忆和超弹性的影响规律。结果表明:新合金在热轧态和在α+β两相区固溶处理后空冷比从β相区固溶处理后空冷条件下具有较高的形变恢复率,最大恢复应变可达1.8%。随着总变形应变增加,形变恢复率降低。从β相区固溶处理后空冷后TLM合金具有较好的超弹性,优于热轧态或时效处理后TLM合金的超弹性能。

退火处理对合金化Mo3Nb单晶力学性能的影响

介绍了退火处理对合金化Mo-3Nb单晶室温力学性能的影响.试样材料采用俄罗斯提供和国内研制的两种合金化Mo-3Nb单晶材料.实验中采用退火处理条件为:温度范围900～1 800 ℃,时间2 h,退火炉真空度保持在4×10-4 Pa.用微型试样力学性能测试法测试力学性能.结果表明,随着退火温度升高,两种材料的室温屈服强度σy和抗拉强度σb都呈下降趋势,而均匀伸长率δu呈上升趋势,其中经1 600 ℃和1 800 ℃退火试样的屈服强度和抗拉强度比原始试样下降近20%,实验还发现俄罗斯提供的单晶力学性能随退火温度的变化比国内研制单晶更加敏感.分析了退火处理对合金化Mo-3Nb单晶室温力学性能的影响因素.

外科植入物用Ti-11Mo-6Zr-4.5Sn-3Nb合金板材的室温弹性变形行为研究

研究了一种外科植入物用新型亚稳定β型Ti-11Mo-6Zr-4.5Sn-3Nb合金板材的室温弹性变形行为。结果表明:在室温拉伸加载-卸载过程中,固溶态合金的工程应力-应变曲线表现出显著的“双屈服”特征。基于应力诱发α"马氏体相转变的作用,在首个屈服点出现之前,曲线表现出近似非线性弹性变形的特征。合金板材经时效热处理后,由拉伸测试实验所确定的初始弹性模量数值与时效α析出相的数量无关,而是随着β晶粒尺寸和α沉淀相尺寸的减小而逐渐增加。

多孔Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb钛合金表面活性次级微孔涂层的构建及其成骨诱导性能研究

为提高多孔医用钛合金的生物活性,以实现快速骨整合,首先利用微弧氧化法(MAO)在多孔Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb(TLM)合金表面制备出含Ca、P的次级微孔涂层,并在此涂层表面通过水热处理生成羟基磷灰石(HA),得到活性次级微孔涂层。采用X射线衍射、电子扫描显微镜和能谱仪分析了活性次级微孔涂层的相组成、微观形貌和元素特征,通过接触角测试实验对比研究了TLM钛合金表面改性前后的亲水性变化,并进一步通过动物实验研究了经表面活性次级微孔层改性后的多孔TLM钛合金的骨整合性能。结果表明,微弧氧化处理可在多孔TLM表面形成规整的含Ca、P相的次级微孔层,水热处理后微孔层的亲水性增强,且具有良好的成骨诱导性能。

热处理对新型医用Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb钛合金显微组织与力学性能的影响

分析了不同热处理制度对新型医用Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金显微组织与力学性能的影响。结果表明:经(α+β)两相区固溶处理后,合金主要由初生α相和β相组成;初生α相尺寸短小,以颗粒状形式出现在晶粒内部和晶界附近。在实验参数范围内,升高固溶温度导致初生α相的体积分数降低,β相的体积分数增加。经β单相区固溶处理后,合金主要由单一β相组成;随着固溶温度升高,β相晶粒逐渐长大,晶粒尺寸约为25μm。经(α+β)两相区固溶+时效处理后,在β相基体上析出针状α相,尺寸细小,呈交叉排列。经β单相区固溶+时效处理后,在β相晶界附近和晶粒内部析出尺寸大小不一的细针状α相;晶界附近析出的α相具有一定的取向,晶粒内部析出的α相横纵交错,大小不均匀。经固溶处理后,合金获得中等水平的强度和较好的塑性;随着固溶温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度逐渐减小,塑性和弹性模量逐渐增加。经(α+β)两相区固溶处理后,合金的抗拉强度与屈服强度之差(Rm-Rp0.2)较β单相区固溶处理后的大。经(α+β)两相区固溶+时效处理后的合金强度增量高于β单相区固溶+时效处理后的合金强度增量。在相同时效条件下,随着固溶温度升高,合金的强度和模量逐渐减小,延伸率基本保持不变。经780℃/30min固溶空冷+480℃/6h时效空冷处理后合金的弹性模量达最小值(E=64GPa),最接近于人体自然骨骼等硬组织的弹性模量。

Mo-3Nb单晶与钨涂层界面互扩散层显微分析

利用SEM、TEM及EDS等分析技术,显示了Mo-3Nb合金单晶基体与其表面W单晶涂层界面的显微结构形貌。观察到了厚度约为10μm的互扩散层,其中,重互扩散层约为3μm。就Mo、W、C等元素的扩散特性进行了初步探讨。

阳极氧化电压对β型Ti-12Mo-3Nb钛合金表面形貌和亲水性的影响

在医用钛合金表面制备TiO2纳米管阵列是提高其生物相容性的有效手段。以成本相对较低的新型β型生物钛合金Ti-12Mo-3Nb为对象,在含NH4F(0.5%)的丙三醇水溶液中,利用阳极氧化法在其表面制备TiO2基纳米管阵列,研究阳极氧化电压(20~50 V)对纳米管阵列形成过程、形貌以及亲水性的影响。结果表明,Ti-12Mo-3Nb合金表面存在分区氧化现象,分区氧化程度随氧化电压增大而增强;富含Mo、Nb元素区域TiO2基纳米管阵列呈“蜂巢状”,纳米管管径较小,且随氧化电压变化不明显;Mo、Nb含量较低区域的阵列生长方式主要有两种,即纳米管相互堆叠呈锥形塔状向下逐层生长或垂直试样表面有序生长,阵列具体形貌受纳米管形成速度、溶解速度以及F-在电场力作用下的扩散速度综合影响;25~50 V阳极氧化处理后Ti-12Mo-3Nb钛合金亲水性大幅度提升,合金表面微纳双结构有利于水的浸润,适当增大氧化电压会导致微纳结构增多,从而促进亲水性提升,经50 V阳极氧化3 h后合金接触角可低达14.5°左右。

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。

TLM钛合金表面白蛋白涂层的制备及抗凝血性研究

为提高医用钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb的抗凝血性能,首先通过溶胶-凝胶法在其表面制备一层TiO2薄膜,再将该TiO2薄膜活化处理,最后通过静电自组装法将牛血清白蛋白固定在TiO2薄膜表面形成抗凝血涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和接触角测试仪研究了该抗凝血涂层的相结构、表面微观形貌和亲水性特征,并通过动态凝血时间法和血小板黏附实验对比研究了白蛋白修饰前后Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金的抗凝血性能。结果表明,经白蛋白表面修饰处理后,Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金的抗凝血性能得到了明显的改善。

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。