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。     

人工模拟体液中Ti,Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni形状记忆合金的缝隙腐蚀行为（英文）EI北大核心CSCD

采用电化学方法研究了工业纯钛、Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni SMA在Ringer’s人工模拟体液中缝隙腐蚀行为。Ringer’s人工体液中恒电位400 m V的试验结果表明,工业纯钛、Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni SMA缝隙试样均发生缝隙腐蚀,随着介质温度的升高,缝隙腐蚀倾向加剧。在Ringer’s人工模拟体液中Ti-6Al-4V合金的腐蚀电位较正,反应电阻增大,阳极极化性能优于工业纯钛和Ti-Ni SMA,提高了抗缝隙腐蚀性能。在Ringer’s人工模拟体液中推导出工业纯钛、Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni SMA缝隙试样的缝隙腐蚀动力学方程为:iT,CPTi=0.028 e-2×10-4 t,iT,Ti-6Al-4V=0.0149 e-3×10-4 t,和iT,Ti-Ni SMA=0.4712 e-7×10-4 t表明缝隙腐蚀过程受缝隙表面氯化物盐膜的溶解控制。     

人工模拟体液中Ti,Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni形状记忆合金的缝隙腐蚀行为（英文）

采用电化学方法研究了工业纯钛、Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni SMA在Ringer’s人工模拟体液中缝隙腐蚀行为。Ringer’s人工体液中恒电位400 m V的试验结果表明,工业纯钛、Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni SMA缝隙试样均发生缝隙腐蚀,随着介质温度的升高,缝隙腐蚀倾向加剧。在Ringer’s人工模拟体液中Ti-6Al-4V合金的腐蚀电位较正,反应电阻增大,阳极极化性能优于工业纯钛和Ti-Ni SMA,提高了抗缝隙腐蚀性能。在Ringer’s人工模拟体液中推导出工业纯钛、Ti-6Al-4V合金和Ti-Ni SMA缝隙试样的缝隙腐蚀动力学方程为:iT,CPTi=0.028 e-2×10-4 t,iT,Ti-6Al-4V=0.0149 e-3×10-4 t,和iT,Ti-Ni SMA=0.4712 e-7×10-4 t表明缝隙腐蚀过程受缝隙表面氯化物盐膜的溶解控制。     

Hank‘s人工模拟体液中离子注氮对4种植入金属材料腐蚀行为的影响

采用电化学测试技术研究了离子注氮对SUS316L不锈钢，Co-Cr合金，工业纯钛和Ti-6Al-4V植入合金在Hank’s人工模拟体液中腐蚀行为的影响。腐蚀电位和极化曲线的测量结果表明，注氮使4种植入金属材料的腐蚀电位正移，钝化电位区间扩大，耐蚀性明显提高。注氮的工业纯钛和Ti-6Al-4V合金的耐蚀性最佳，其钝化区拓宽为4V以上。通过AES分析发现，离子注氮后钛及其合金表面形成的氮化钛膜层及弥散的氮化钛析出相的化学效应，使基体电化学性能得到提高。注氮的Co-Cr合金的耐蚀性略优于SUS316L不锈钢。Co-Cr合金表面形成的钴氮化合物相对基体起到保护作用，降低了腐蚀速率。SUS316L不锈钢表面形成铁和铬氮化合物膜，有效地阻止了Cr^3 的水解，且氮离子注入促进Fe3O4的产生，提高了耐腐蚀性能。     

粉末冶金制备Ti-Fe二元合金的耐腐蚀性能

采用粉末冶金模压烧结技术制备了Ti-(2~20)Fe二元合金,探讨了Fe含量对合金的力学性能及耐腐蚀性能的影响,并与铸造CP Ti和Ti-6Al-4V合金的耐腐蚀性能进行了对比。结果表明,随着Fe含量的增加,合金a相含量逐渐降低,b相含量逐渐提高。当Fe含量达到20%时,基本形成单一b相合金。随Fe含量的升高,粉末冶金Ti-(2~20)Fe二元合金的强度及塑性趋于升高,而弹性模量趋于降低。相对而言,Ti-15Fe合金的综合性能最佳,其抗压强度为2702 MPa,压缩率为32.7%,弹性模量为64.6 GPa。随着Fe含量在2%~15%范围内提高,合金的自腐蚀电位正向移动,腐蚀电流密度降低,极化电阻不断增大,腐蚀速率不断降低,耐蚀性能逐渐提高,而Ti-20Fe合金耐腐蚀性能与Ti-15Fe合金接近。Ti-15Fe合金在模拟口腔液(FAS)、磷酸盐缓冲溶液(PBS)、模拟体液(SBF)以及0.9%NaCl溶液(SS)中的腐蚀速率分别为1.7×10~(-3)、7.1×10~(-4)、1.2×10~(-3)和3.5×10~(-4)mm/y。与铸造CP Ti和Ti-6Al-4V合金相比,Ti-15Fe合金具有较正的自腐蚀电位、较小的腐蚀电流密度和腐蚀速率及较大的极化电阻,耐蚀性能明显优于CPTi和Ti-6Al-4V合金。     

模拟人体体液中放电等离子烧结生物医用Ti2448合金的腐蚀行为研究

利用动电位极化曲线和电化学阻抗谱方法研究了放电等离子烧结技术(SPS)制备的生物医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn(Ti2448)合金在Hank's模拟人体体液中的电化学腐蚀行为及腐蚀机理,并与工业纯钛(TA1)和Ti-6Al-4V(TC4)合金进行了比较。结果表明:与TA1和TC4合金相比,在37℃的Hank's溶液中SPS烧结Ti2448合金具有最小的腐蚀电位与致钝电流密度、接近的腐蚀电流密度以及最大的极化电阻,3种材料耐腐蚀性能好坏依次为Ti2448TC4TA1。     

Ti-6 Al-4 V 表面等离子渗锆及锆合金层的性能

目的通过等离子表面合金化渗锆,提高Ti-6Al-4V的表面硬度及在还原性酸中的耐蚀性能。方法分别在800,850,900℃渗锆,分析研究锆合金层的成分、相组成、显微硬度及在为10%(质量分数)H2SO4溶液中的腐蚀行为,并与未处理的基材进行对比。结果 Ti-6Al-4V在三种温度下渗锆后,形成的表面合金层主要由锆在α-Ti或β-Ti中形成的固溶体组成,元素组成呈梯度分布,表面粗糙度随渗锆温度的提高而增加,硬度由表及里呈梯度下降,表面硬度比未处理的Ti-6Al-4V提高了约200HV0.1。与未处理的基材相比,Ti-6Al-4V渗锆后,在10%H2SO4溶液中的自腐蚀电位均正移,钝化电流密度均有所减小。结论 Ti-6Al-4V渗锆后,硬度和耐蚀性较基体有所提高,其中,900℃渗锆后的耐蚀性最好,800℃与850℃渗锆试样的耐蚀性次之。     

不同模拟体液及pH值变化对人体用金属生物材料耐蚀性能的影响

采用Ringer's溶液,PBS(-)溶液和Hank's溶液,研究了不同模拟体液和pH值对316L不锈钢、Co-Cr合金和Ti-6Al-4V合金生物医学材料耐蚀性能的影响。结果表明,不同模拟体液的侵蚀性是不同的,侵蚀性由强到弱的顺序为Ringer's>PBS(-)>Hank's溶液。RBS(-)和Hank's溶液中的HPO 4~(2-)、H_2PO_4~(2-)和SO_4~(2-)、葡萄糖,对生物材料的腐蚀起到一定的缓蚀作用。pH降低,对316L不锈钢和Co-Cr合金的耐蚀性能有较大的影响,而对Ti-6Al-4V合金影响较小。     

油气开采用钛合金石油管材料耐腐蚀性能研究

选取5种油气开发常用钛合金材料(Ti-6Al-4V、Ti-6Al-4V-0.1Ru、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo、Ti-3Al-8V-6Cr-4Zr-4Mo和Ti-5.5Al-4.5V-2Zr-1Mo)为研究对象,使用高温高压釜模拟国内典型严酷服役工况环境,研究了不同钛合金材料耐均匀腐蚀、局部腐蚀、点蚀、应力腐蚀开裂(SCC)及缝隙腐蚀的性能,通过使用扫描电镜和能谱分析等手段对腐蚀形貌和腐蚀产物进行了分析,并使用电化学方法对不同合金的耐腐蚀机理进行了研究。结果显示,在所测试工况条件下,所有钛合金材料腐蚀反应均为阳极控制过程,均匀腐蚀速率均低于0.001mm/a,并且对应力腐蚀开裂均有良好的抗力。Ti-6Al-4V和Ti-5.5Al-4.5V-2Zr-1Mo合金出现明显的点蚀和缝隙腐蚀问题。对腐蚀机理研究表明,在工况条件温度下,随着pH值的降低,所有钛合金均发生自腐蚀电位降低,极化电阻减小,腐蚀电流增大,耐腐蚀性能下降,其中Ti-6Al-4V耐腐蚀性能下降的最为明显,研究结果为油气开发工况下钛合金石油管的选材和缝隙腐蚀问题防治提供理论基础。     

Ag离子注入Ti6Al4V合金抗Hank’s溶液腐蚀性能研究

采用注入不同剂量5×1016, 1×1017, 5×1017和9×1017ions/cm2,加速电压30 kV对Ti6Al4V合金进行Ag离子注入表面改性。使用动电位极化曲线研究Ag离子注入前后Ti6Al4V合金抗Hank’s溶液腐蚀性能,利用小角掠射X射线衍射技术研究Ag离子注入前后Ti6Al4V合金表面物相组成,用X射线光电子能谱技术分析离子注入合金表面和腐蚀样品表面元素存在的化合态。结果表明,Ag离子注入提高了合金抗Hank’s溶液腐蚀性能,腐蚀电流密度随Ag离子注入剂量的增加稍有变化。离子注入Ti6Al4V合金表面的氧化物腐蚀阻挡层、离子注入表面合金层和表面生成的Ag和TiAg有利于合金抗Hank’s溶液腐蚀性能的改善     

新型医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金在Hanks溶液中的电化学腐蚀行为研究

采用极化曲线分析、电化学阻抗谱（EIS）测试和浸泡实验的方法,并结合XPS,XRD和SEM等分析手段对新型医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金在37℃的Hanks人工模拟体液中的电化学腐蚀行为进行了研究,并与纯Ti和Ti-6Al-4V合金进行了比较.结果表明:在37℃的Hanks溶液中,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金的腐蚀电流密度与纯Ti相等,并且钝化性能优于纯Ti和Ti-6Al-4V,这与其钝化膜中存在大量的Nb₂O₅密切相关;EIS结果显示,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金表面形成内层致密而外层疏松的双层钝化膜结构,致密层特性对材料的耐蚀性能起到决定性作用;随着浸泡时间的延长,致密内层的电阻大幅度提高,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金的耐蚀性能增强,同时疏松外层中的微缺陷发展成为宏观裂纹,造成疏松外层整体脱落.     

Nb合金层对Ti-6Al-4V合金电化学性能的影响

采用等离子合金化技术在Ti-6Al-4V合金表面制备Nb合金层。利用电化学扫描法对Nb合金层在10%H_2SO_4溶液中的腐蚀行为进行研究,并同时与Ti-6Al-4V合金基材进行对比分析。结果表明:钛合金表面Nb合金化后形成的合金层与基体结合牢固,成分梯度分布;铌合金层在10%H_2SO_4溶液中的耐蚀性较基体有所提高。     

微观组织特征对模拟海水中搅拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金腐蚀磨损性能的影响

目的研究搅拌摩擦加工细晶Ti-6Al-4V合金在模拟海水中微观组织特征与腐蚀磨损性能的关系。方法通过控制搅拌摩擦加工工艺(200 r/min-25 mm/min和200 r/min-50 mm/min)获得具有等轴细晶组织和片层状α相组织的Ti-6Al-4V合金。使用往复磨损试验机和电化学工作站,在模拟海水中对Ti-6Al-4V合金进行腐蚀磨损实验,获得摩擦系数-时间曲线、动电位极化曲线等一系列摩擦磨损和电化学曲线。使用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜对磨痕进行观察,计算磨损率,并分析磨损机制。通过计算腐蚀磨损分量研究材料损耗的主要影响因素。结果在腐蚀磨损中,因表面氧化膜被破坏,具有细晶结构的Ti-6Al-4V合金晶界面积大,腐蚀电位降低,但腐蚀电流密度小于原始试样。搅拌摩擦加工试样在腐蚀磨损实验中的摩擦系数更稳定,OCP条件下,具有细小等轴晶组织的搅拌摩擦加工Ti-6Al-4V合金的摩擦系数最低,磨损率较原始试样低20%。片层组织特征Ti-6Al-4V合金因微观力学性能各向异性而影响对磨球的行进路线,犁沟较混乱。原始样品的磨损机制主要为磨粒磨损和腐蚀磨损,搅拌摩擦加工后,样品在模拟海水中的磨损机制为磨粒磨损、分层磨损和腐蚀磨损。结论等轴细晶组织Ti-6Al-4V合金在模拟海水中表现出低的磨损率和低的摩擦系数,该组织特征具有最优的耐腐蚀磨损性能。     

SPS烧结Ti-35Nb-7Zr-5Ta合金在Hank's模拟人工体液中的电化学腐蚀行为

利用放电等离子烧结技术制备了生物医用Ti-35Nb-7Zr-5Ta(Ti-Osteum)合金,采用开路电位、动电位极化曲线和电化学阻抗谱方法研究了该合金在Hank's模拟人工体液中的电化学腐蚀行为及其腐蚀机理,并与纯Ti(TA1)和Ti-6Al-4V(TC4)合金进行了对比研究。结果表明:与TA1和TC4合金相比,SPS烧结Ti-Osteum合金在模拟人工体液中具有最小的腐蚀电流与钝化电流密度、最大的极化电阻以及接近的腐蚀电位,从而显示了良好的耐腐蚀性能,3种材料耐腐蚀性能高低依次为:Ti-OsteumTC4TA1;SPS烧结Ti-Osteum合金在模拟人工体液中耐腐蚀性能优异的主要原因是具有高的致密度、单相β型组织以及表面容易形成稳定的复合氧化物钝化保护膜。     

低弹性模量Ti-33Nb-4Sn,Ti-31Nb-3Zr-4Sn钛合金在模拟人工体液中的腐蚀行为研究

采用纳米压痕仪研究了Ti-33Nb-4Sn和Ti-31Nb-3Zr-4Sn合金的力学性能。采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱研究了新型医用钛合金Ti-33Nb-4Sn、Ti-31Nb-3Zr-4Sn和对比合金Ti-6Al-4V在模拟人体体液中电化学腐蚀行为,并根据扫描电镜和X射线衍射仪对极化测试后的试样表面形貌和相结构进行观察。结果表明,Ti-33Nb-4Sn和Ti-31Nb-3Zr-4Sn合金具有较低的弹性模量;3种合金的腐蚀电流密度按Ti-6Al-4V、Ti-31Nb-3Zr-4Sn和Ti-33Nb-4Sn的顺序递增。     

Ti-6Al-4V合金表面微弧氧化涂层的制取及其耐磨性能

研究了Ti-6Al-4V合金的阳极氧化处理工艺．在合金表面获得了耐磨性能优异的微弧氧化(MAO)涂层。     

人工模拟体液中pH值对离子注N人体医用合金腐蚀行为的影响

采用电化学测试技术研究了在人工模拟体液中pH值变化对离子注N人体用SUS316L不锈钢,Co-Cr合金,工业纯Ti和Ti-6Al-4V合金腐蚀行为的影响。结果表明,随着pH值的降低,试样的腐蚀电位负移,SUS316L不锈钢和Co-Cr合金的点蚀电位与缝隙腐蚀电位降低,使材料发生局部腐蚀的敏感性提高,工业纯Ti和Ti-6Al-4V合金的腐蚀电流密度增大,提高离子释放速度,加大对人体的潜在生理危害。     

离子注入对Ti-6Al-4V合金腐蚀疲劳行为的影响

<正> 最近几年,离子注入对金属材料的表面改性受到人们愈来愈多的注重。通过离子注入可以使金属或合金的表层结构发生变化,从而达到材料表面改性的目的。金属或合金经离子注入后,一般都能改善其在空气下的疲劳寿命,提高疲劳极限。然而,在腐蚀介质与机械应力的共同作用下,离子注入层的耐疲劳性要明显降低。我们选择α/β型Ti-6Al-4V合金进行研究,目前的工作表明,C~+注入到Ti-6Al-4V合金中,在R=0疲劳试验条件下,可提高空气下的疲劳极限28%。但是在腐蚀环境与交变应力的共同作用下,C~+注入层不能保持象空气     

添加晶粒细化剂硅对Ti-6Al-4V合金组织和性能的影响(英文)

采用真空感应凝壳熔炼工艺在石墨模中制备Ti-6Al-4V和Ti6Al4V0.5Si两种钛合金。将硅作为一种晶粒细化剂加入到Ti-6Al-4V合金中,考察添加硅对铸态和模锻态Ti-6Al-4V合金组织和性能的影响。铸态合金先在900°C下进行热模锻处理,然后分别进行两种不同的热处理。一种是将模锻样品在1050°C下保温30min,然后水淬以获得细小的层片状组织;另一种是将模锻件在1050°C下保温30min,然后再在800°C下保温30min,以获得粗大的层片状组织。Ti6-Al-4V合金中添加0.5%Si后,铸态合金的晶粒尺寸从627μm减小到337μm,其极限抗拉强度增加约25MPa。具有细小、层片状组织的Ti-6Al-4V0.5Si合金的最大极限抗拉强度为1380MPa,在Hank溶液和NaCl溶液中的腐蚀速度分别为1.35×106和5.78×104mm/a。Ti-6Al-4V合金中添加0.5%Si后,在低滑动速度下的磨损率降低50%,在高滑动速度下的磨损率降低约73%。