纳米金刚石含量对网状结构钛基复合材料组织与性能的影响

通过对钛粉表面修饰聚乙烯醇,利用交联反应使纳米金刚石(NDs)均匀分布在球形钛粉末表面,然后采用放电等离子烧结技术成功制备了网状结构分布的纳米金刚石增强钛基复合材料。研究了不同NDs含量对复合材料组织结构、导热性能与压缩性能的影响。结果表明,部分NDs与Ti原位反应生成了Ti C,其与残留的NDs呈三维网络状分布在TA1纯钛基体中,网络尺寸为100～200μm。导热测试结果表明,随着增强相含量的增加,复合材料的热导率呈下降趋势;压缩实验表明:Ti-1.0%NDs(质量分数)复合材料有较优异的性能,强度提高的同时仍然保持了高塑性。材料断裂时主要是沿网状结构界面处断裂,几百微米尺寸的网状结构起到加固梁的作用,而网络状内部存在着大量纯钛晶粒仍保持较低的硬度和良好的塑性,从而有效的调和了钛基复合材料强度和塑性的矛盾。     

生物医用Ti基非晶合金的研究进展

Ti基非晶合金因其具有与人体骨相近的弹性模量、良好的生物相容性及优良的抗腐蚀性而具有潜在的医用价值.本文综述了医用Ti基非晶合金及其复合材料的发展以及表面改性的研究现状.分析了Ti基非晶合金及其复合材料在医学应用中需要解决的问题,对未来发展方向及临床应用前景进行了展望.     

钛基生物医用复合材料发展现状与进展

以实现人体硬组织修复替代为应用目标的钛基复合材料是当前医用材料研究的活跃领域之一。从基体选择、涂层材料、复合制备技术等方面介绍了生物医用钛基复合材料的研究现状和近年来取得的进展，并提出了将来的发展趋势。     

粉末冶金工艺制备的钛基复合泡沫材料的压缩性能和弹性模量(英文)

钛基复合泡沫材料由于其优异的生物相容性、抗腐蚀性以及可改的弹性模量,具有极大的生物医用潜力。采用粉末冶金工艺制备嵌入厚壁陶瓷微珠的钛基复合泡沫材料。分析和测试这种钛基复合泡沫材料的微观结构、压缩性能以及弹性模量。结果表明:厚壁陶瓷微珠能够显著提高材料的抗压强度;提高厚壁陶瓷微珠的体积分数,能够使材料的抗压强度获得极大的提高,同时,这种强度的提高并没有引起弹性模量的显著提高。该材料的弹性模量仍然与人体骨骼相近。     

退火温度对HA/Ti-24Nb-4Zr复合材料组织与性能的影响

利用放电等离子烧结(SPS)技术制备了HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料,研究了不同退火温度对复合材料显微组织和力学性能(抗压强度、屈服强度、屈强比、压缩弹性模量)的影响。结果表明,烧结态复合材料主要由β-Ti相、少量初生α-Ti相及HA相组成;随着退火温度的升高,复合材料基体中β-Ti相含量增多且晶粒逐渐长大,针状次生α-Ti相在晶界处和晶内不断析出,HA相结构和含量变化不大;与烧结态相比,不同退火温度处理后的复合材料强度和弹性模量先略微上升后下降,而塑韧性呈不断提高趋势;复合材料在850 ℃退火处理后,抗压强度、屈服强度、屈强比和压缩弹性模量值分别为1507 MPa、1270 MPa、0.84和42 GPa,塑韧性得到明显改善,作为生物医用植入材料具有潜在的应用前景。     

石墨烯对热压烧结TiC/Ti复合材料组织和性能的影响

本文采用真空热压烧结炉以碳粉、石墨烯、碳粉和石墨烯混合粉3种不同碳源制备了TiC/Ti复合材料。通过金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及附带能谱仪和拉伸实验机等对复合材料的组织和力学性能进行了研究。结果表明,复合材料主要由α-Ti相和TiC相组成。加碳粉作碳源材料时,碳在钛基体中有一定固溶,钛相晶格膨胀,复合材料抗拉强度较高,约612.75 MPa;添加石墨烯的复合材料中石墨烯团聚严重,生成的TiC相量少,复合材料的抗拉强度较低为482.93 MPa;当石墨烯和碳粉混合碳源时,复合材料的抗拉强度为542.41 MPa。石墨烯的加入对提高复合材料的屈服强度和弹性模量具有一定作用,这对于丰富钛基复合材料的研究具有重要的理论和实践意义。     

不同制备工艺对Ti84Mo16合金弹性模量的影响

针对"硬组织置换"材料的低弹性模量要求,基于粉末冶金法,探索了不同制备工艺对Ti84Mo16合金弹性模量的影响规律。结果表明:当烧结温度高于1150℃时,烧结温度对Ti84Mo16合金弹性模量影响不是太大,但1050℃烧结的Ti84Mo16合金表现出很低的弹性模量;当球磨时间小于5h,球磨时间对Ti84Mo16合金弹性模量影响不是太大,但随球磨时间增加至10h,Ti84Mo16合金弹性模量下降;球磨粉体制备工艺和原子雾化粉体制备工艺对Ti84Mo16合金弹性模量影响差异不大;在合金粉中掺杂纳米纯钛粉体,可近似地看成是一种以Ti84Mo16合金为基的纯钛颗粒增强复合材料,其弹性模量随Ti含量增加而增加,弹性模量近似满足该复合材料的混合定律。     

热处理对镀镍后钛基复合材料组织和性能的影响

为了进一步提高(TiC+TiB)/Ti-6Al-4V钛基复合材料的力学性能和物理化学性能,在钛基复合材料表面进行了化学镀镍处理,并通过不同温度的等温热处理,研究了钛基复合材料组织演变和性能的变化。结果发现,化学镀镍后,(TiC+TiB)/Ti-6Al-4V钛基复合材料在高温预扩散过程中,首先在其表层生成NiTi、Ni_3Ti和Ti_2Ni等多种镍钛的化合物;进一步扩散时,表层Ni元素主要沿着相界向内扩散,并随着热处理温度的变化,基体组织形貌和化合物相的种类都出现了变化,基体组织在950℃等温时出现了层片状共析组织,而继续升高温度会造成组织严重粗化,层状组织消失;试样的整体硬度随着热处理温度的升高,呈先下降后上升的趋势。     

法国ONERA与中国NIN在钛基复合材料方面的合作

２０００年 ５月 ６日至 １８日,法国宇航研究中心（ＯＮＥＲＡ）材料体系与复合材料研究所Ａｌａｉｎ Ｖａｓｓｅｌ博士来西北有色金属研究院（ＮＩＮ）进行工作访问,期间作了有关航空用钛合金和钛基复合材料的报告。 报告介绍了目前法国航空用钛合金研究的最新进展以及常规钛合金的开发利用。其中钛合金的最新研究领域包括ＴｉＡｌ金属间化合物和钛基复合材料的研究。ＴｉＡｌ金属间化合物具有较低的密度、较高的弹性模量、较高的高温应用能力和抗氧化性能。复合材料包括纤维增强钛基复合材料和颗粒增强钛基复合材料两部分,法国宇航研…     

飞机用的钛铝化合物

人们正在研究与开发的钛铝金属间化合物包括Ti_3Al、TiAl和Al_3Ti,其有关性能如下: 各种钛铝化合物都比普通的钛合金更抗高温氧化,密度更低,抗蠕变能力更强,弹性模量更大。但是如同其它金属间化合物一样,钛铝在室温下也是极脆的。事实表明,添加β稳     

Microstructure and Mechanical Properties of Ti-Ta Composites Prepared Through Cold Spray Additive Manufacturing

In this study, an innovative approach was used to fabricate Ti-Ta composite biomaterials through cold spray additive manufacturing followed by a diffusion treatment. The microstructure and mechanical properties of the composites were investigated in detail using field emission scanning electron microscopy, electron backscatter diffraction, 3D X-ray computed tomography, tensile test, nanohardness test and resonance vibration test. The obtained results indicated that the prepared composites have inhomogeneity in their microstructure and composition. A unique microstructure, composed of Ti-rich, Ta-rich and diffusion regions, was evolved in the composites due to incomplete diffusion between Ti and Ta splats. Further, Kirkendall pores were formed in the composites due to uneven diffusion of the two phases (of Ti and Ta) during high-temperature heat treatment. The prepared composites simultaneously showed low elastic modulus and high tensile strength which is required for a good biomaterial. Low elastic modulus was associated with the residual pores and the alloying effect of Ta in Ti, while high tensile strength was related to the solid solution strengthening effects. The obtained results indicated that the prepared Ti-Ta composites have a great potential to become a new candidate for biomedical applications.     

热压烧结制备钛基合金TiAl+Ti及其显微结构

在1473 K,30 MPa,1.5 h的热压条件下直接烧结TiAl金属间化合物和Ti混合粉末,制备了钛基合金(TiAl+Ti)样品,采用XRD、SEM研究了2种不同成分配比对烧结产物相组成及显微结构的影响。结果表明,不同成分配比热压烧结体的显微组织分布相差较大,但相组成基本相同;对于TiAl和Ti体积比7:3的钛基合金样品,Ti粉末中Fe元素易于固溶到Ti_2Al和Ti_3Al中,析出相主要由TiAl、Ti_2Al(Fe)、Ti_3Al(Fe)和富Ti相组成;该比例的混合粉末在热压烧结过程中发生了不同程度的扩散反应,最终形成了组织渐变的Ti/Ti_3Al(Fe)//Ti_2Al(Fe)/TiAl显微结构。     

Manufacturing,compressive behaviour and elastic modulus of Ti matrix syntactic foam fabricated by powder metallurgy

Ti matrix syntactic foam has potential in the orthopaedic application because of its good biocompatibility, corrosion resistance and varied elastic modulus. Ti matrix syntactic foams embedded with thick-wall ceramic microspheres (CMs) were prepared using a powder metallurgy method. The structure, compressive behaviour and elastic modulus of Ti matrix syntactic foam embedded with thick-wall CMs were analyzed and compared with those embedded with thin-wall CMs. Results show that the compressive strength of Ti matrix syntactic foam increases with the increase of the volume fraction of CMs clearly. However, the strength increase would not increase the elastic moduli obviously which are still similar with those of human bone.     

脉冲偏压对TiAlCN薄膜结构与力学性能的影响

利用多弧离子镀-磁控溅射复合技术通过改变脉冲偏压在Si片与SS304基体表面制备了TiAlCN薄膜,研究了不同脉冲偏压对薄膜结构和力学性能的影响。薄膜成分、表面形貌、相结构及力学性能分别利用能量弥散X射线谱(EDS)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和纳米压痕仪等设备进行表征。结果表明,随着脉冲负偏压的增加,薄膜中Ti元素的含量先减小后增大,而Al元素有相反的变化趋势。适当增大脉冲偏压,薄膜表面颗粒、凹坑等缺陷得到明显改善。物相分析表明TiAlCN薄膜主要由(Ti,Al)(C,N)相,Ti4N3-x相和Ti3Al相组成。薄膜平均硬度与弹性模量随脉冲负偏压的增加先增大后减小,在负偏压-200 V时达到最大值分别为36.8 GPa和410 GPa。     

Microstructure and properties of Ti64.51Fe26.40Zr5.86Sn2.93Y0.30 biomedical alloy fabricated by laser additive manufacturing

From the perspective of biomechanics and forming technology, Ti−Fe−Zr−Sn−Y eutectic alloy was designed using a “cluster-plus-glue-atom” model, and then the alloy was prepared by laser additive manufacturing (LAM) on pure titanium substrate. The mechanical properties of the alloy were evaluated using micro-hardness and compression tester, and the elastic modulus was measured by nanoindenter. The results show that the alloy exhibits a high hardness of HV (788±10), a high strength of 2229 MPa, a failure strain of 14%, and a low elastic modulus of 87.5 GPa. The alloy also has good tribological, chemical, forming, and biological properties. The comprehensive performances of the Ti_64.51Fe_26.40Zr_5.86Sn_2.93Y_0.30 alloy are superior to those of the Ti_70.5Fe_29.5 eutectic alloy and commercial Ti−6Al−4V alloy. All the above-mentioned qualities make the alloy a promising candidate as LAM biomaterial.     

Ti12Zr10Si5Fe2Sn非晶合金的制备与力学性能

利用快速凝固法制备Ti12Zr10Si5Fe2Sn非晶合金条带,采用XRD、TEM、SEM及拉伸试验机等手段研究其组织结构和力学性能。结果显示：该非晶钛合金力学性能优良,其抗拉强度高达399 MPa,屈服应力为329 MPa,断裂延伸率为2.5%,弹性模量为39 GPa,较晶态金属更接近于人体骨的弹性模量,另外对其断口形貌进行观察分析。     

Ti对Zr-Nb二元合金β结构稳定性和力学性能的影响

利用团簇成分式方法设计了[Zr-Zr₁₄](Zr,Nb)3系列二元合金,进而采用Ti替代部分Zr形成三元合金;采用真空铜模吸铸快冷技术制备合金棒材,利用XRD、OM、TEM等对其进行微观组织表征和力学性能测试。结果表明,随着Nb含量增加,Zr-Nb二元合金基体结构从hcp-α向bcc-β转变,β结构稳定的同时伴随有ω相析出。适量Ti添加可显著抑制ω相的析出,进一步改善了合金的β结构稳定性。其中,单相bcc-β合金[Ti-Zr₁₄]Nb3(Zr-17.37Nb-2.98Ti,质量分数,%)表现出低弹性模量(E=57 GPa)的同时具有最佳的力学性能(屈服强度σYS=557 MPa、延伸率δ=15.5%)。     

Microstructure and microhardness of Ti3Al matrix composites produced by XD^TM synthesis

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ ,ｈｉｇｈｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈ,ｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃｒｅｅｐｒｅ ｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｉｔａｎｉｕｍａｌｕｍｉｎｉｄｅｓｍ