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。     

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。     

Ti-6Al-4V合金氮离子注入后在Tyrode’s体液中的耐蚀耐磨性能

Ti-6Al-4V合金注入氮离子后,生物相容性、抗磨损性、抗疲劳性及抗腐蚀性均有所提高,其植入人体后在体液中的耐蚀耐磨性能尤为重要,目前对此研究较少。对Ti-6Al-4V合金进行氮离子注入,并在人工模拟体液Tyrode’s溶液中进行摩擦磨损和电化学试验,研究了注氮Ti-6Al-4V合金的耐蚀耐磨性能。采用扫描电镜观察腐蚀形貌,用其自带的能谱仪分析注氮层的元素组成,采用X射线衍射仪分析注氮层的结构。结果表明:Ti-6Al-4V氮离子注入后表面形成主要由TiC,Ti及少量TiO2组成的膜层,硬度提高,在Tyrode’s溶液中的腐蚀电位升高、极化电阻增大,阳极极极化电流密度降低;在Tyrode’s溶液中摩擦后的注氮Ti-6Al-4V合金的阳极极化电流密度大于未摩擦的,极化电阻减小;Ti-6Al-4V合金氮离子注入后的摩擦系数明显降低,比磨损率减少。     

模拟体液中纯钛及Ti6A14V合金的腐蚀行为

采用电化学测试技术研究了人体医用金属材料工业纯钛和Ti6A14V合金在人工模拟体液中的腐蚀行为,结果表明,阳极极化后两种合金均未发现点蚀,工业纯钛的维钝电流密度小于于Ti6A14V合金,前者的阳极极化性能优于后者,Ti6A14V合金缝隙试样在阳极电位超过＋2000mV(vsSCE)后,电流开始急剧增大,发生了缝隙腐蚀;通过电子探针分析发现,在缝隙内Al和V两种元素发生活性溶解。工业纯钛在电位达到＋4000mV/(vsSCE）时仍没有发生缝隙腐蚀。     

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。     

高强钛合金薄壁管材试制成功

目前世界各国工业上生产和应用的钛管90％以上都是材质为工业纯钛的无缝管和焊接管,其次是Ti-3Al-2.5V无缝管。工业上常用的Ti-6Al-4V合金,由于受其冷     

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。     

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。     

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.     

钛及钛合金海水腐蚀的电化学研究

为使Ti在海洋工程上广泛应用和进一步认识这些材料在海水中的腐蚀特性。本研究选用常规的和自设计的电化学方法,研究了纯钛(TA2),Ti-6Al-4V(TC4),Ti-4Al-3Mo-1V(BT14)、Ti-4Al-0.005B(TA5),Ti-0.2Pd,Ti-0.3Mo-0.8Ni(Ti-12),Ti-3Al-2.5V(T-3-2),Cu70Ni30(B30),不锈钢(18-8)等材料在天然海水中的极化特性、腐蚀电位以及相互间偶对的电偶腐蚀效应,测试并描绘了稳定电位、电偶腐蚀的开路电位、电偶电流与时间曲线,计算了自腐蚀率和偶合后腐蚀率。实验表明:在天然海水中,Ti的腐蚀电位急剧正移,明显高于B30、18-8。具有良好的抗海水腐蚀性能,Ti、B30、18-8互相偶对,Ti-Ti偶合效应最小,Ti-18-8偶合效应次之,Ti-B30偶合效应最大,Ti本身不腐蚀,但加速了B30和18-8腐蚀。本文对Ti的海水腐蚀电化学研究方法作了评价。     

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。     

等导槽角压制法和冷挤压加工纯钛的组织和性能

工业纯钛(CPTi)和Ti-6Al-4V合金非常重要的用途之一是用作人体骨头和其他医用植入件。Ti-6Al-4V中的铝和钒元素有毒,植入人体后会导致一系列疾病。CPTi的生物相容性比Ti-6Al-4V好得多,但晶粒粗大的CPTi的强度不能满足医用植入件的要求。俄罗斯研究人员采用等导槽角压制法(ECAP)制备超细晶的CPTi,     

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

采用放电等离子烧结技术制备了Ti-35Nb-7Zr-5Ta(Ti-Osteum)生物医用钛合金。以生物医用金属材料纯Ti(TA1)和Ti-6Al-4V(TC4)合金为对比材料,利用开路电位、动电位极化曲线和电化学阻抗谱等方法研究了该合金在Ringer's模拟体液中的电化学腐蚀行为及其腐蚀机理。结果表明:与TA1和TC4合金相比,SPS烧结的Ti-Osteum合金在模拟体液中具有最小的腐蚀电流密度和较小的钝化电流密度、较大的容抗弧以及接近的腐蚀电位,从而显示了优于TC4和TA1的良好耐腐蚀性能。SPS烧结Ti-Osteum合金在模拟体液中耐腐蚀性优异的主要原因是具有单相β型组织,并且表面出现稳定的复合氧化物钝化膜。     

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。     

热处理对Ti-Nb-Zr合金不同相演变的影响

钛及钛合金具有一系列优良的性能，如高比强度、良好的生物相容性、相对较高的抗疲劳性能及血液相容性，在整形、牙科及心外科作为植入材料得以应用。常用的有Ti-6Al-4V合金和Ti-6Al-7Nb合金，它们相对于人骨有较高的弹性模量，长期植入会向人体内释放有毒离子。而富含B相、模量低且不含有毒元素的Ti-Nb-Zr合金则成为良好的替代合金。     

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。     

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。     

Ti-6Al-4V合金表面NiCrAlY/Al复合涂层的抗高温腐蚀性能

采用多弧离子镀技术在Ti-6Al-4V合金基底表面依次沉积Al层和NiCrAlY涂层,对比研究Ti-6Al-4V合金和NiCrAlY/Al复合涂层在高温腐蚀 (500 ℃, 30 h) 过程中微观组织结构变化及其抗高温腐蚀性能。经测定,NiCrAlY/Al复合涂层中Al层的厚度约为270 nm,NiCrAlY涂层的厚度约为3.8 μm。高温腐蚀测试结果显示,Ti-6Al-4V合金表面出现点蚀,腐蚀区域出现大量裂纹,表明合金发生严重的高温腐蚀。表面沉积NiCrAlY/Al复合涂层的Ti-6Al-4V合金经高温腐蚀后表面依然完整,未产生明显裂纹和涂层脱落。经分析,NiCrAlY/Al复合涂层在高温腐蚀过程中表面可自形成厚度约为43 nm的Al₂O₃和Cr₂O₃,连续且致密的薄氧化膜可在高温下阻隔氧气向钛合金内部的侵蚀,从而显著提高基底合金的抗高温腐蚀性能。     

保健和医学用低成本β钛合金的疲劳特征

作为医用材料首先必须具有良好的生物适应性，在金属材料中钛及钛合金是首选材料。但是由于价格昂贵，制约了其发展。为了降低成本，日本新近研发出Ti-4．3Fe-7．1Cr（TFC）和Ti-4．3Fe-7．1Cr-3．0Al（TFCA）2种合金。由于这两种合金加入了廉价金属元素Fe和Cr，因此成本低于其他钛合金。TFC合金和TFCA合金的生物适应性与纯钛相同，优于Ti-6Al-4V，拉伸性能可与现有的／3钛合金相媲美。此外，先进的生物材料还要具有高的疲劳比和生物功能性。