激光选区熔化制备Ti−6Al−4V合金的显微组织及在人工模拟唾液中的电化学腐蚀行为

为了进一步提高植入体的耐腐蚀性,通过激光选区熔化制备Ti?6Al?4V合金.借助扫描电镜、电子背散射、透射电镜、电化学腐蚀试验和接触角试验对其显微组织和在人工模拟唾液中的电化学腐蚀行为进行研究.结果表明:激光选区熔化制备Ti?6Al?4V合金在堆积方向呈现典型的β柱状晶,在扫描方向呈近圆形棋盘状组织,而锻造和锻造+热处...     

Ti6Al4V合金表面类金刚石多层膜的耐蚀及摩擦磨损性能

采用磁过滤直流阴极真空弧源沉积技术在Ti6Al4V合金表面制备类金刚石多层膜,采用原子力显微镜和纳米压痕仪观测其表面形貌及硬度;采用微磨粒磨损试验机及三电极电化学测试系统考察类金刚石多层膜在模拟体液环境中的摩擦学和耐蚀性能,并与Ti6Al4V合金进行对比。结果表明：类金刚石多层膜由致密分布的纳米颗粒组成,表面粗糙度为4.86 nm,硬度和弹性模量分别为54.82和342.27 GPa;在模拟体液中类金刚石膜显著提高了Ti6Al4V合金的抗磨能力和减摩性能,其磨损率仅为Ti6Al4V合金磨损率的11.7%~22.6%。随着载荷增加,Ti6Al4V合金和类金刚石膜的腐蚀电位降低,腐蚀电流增加;类金刚石多层膜可有效提高Ti6Al4V合金的耐蚀能力。     

高熵合金CrNbTiVZr的微观组织及其在模拟PEMFC环境中腐蚀行为研究

采用真空电弧熔炼和热处理制备了CrNbTiVZr高熵合金,利用XRD、SEM/EDS、动电位与恒电位极化曲线测试及XPS表面分析等方法,研究了高熵合金铸态及退火后的微观组织特征以及合金在模拟PEMFC环境中的电化学腐蚀行为及其钝化膜组成。结果表明,CrNbTiVZr高熵合金的铸态和退火组织均由富集Ti、Nb元素的无序BCC相和富集Cr、V、Zr元素的Laves相组成。铸态和退火合金在模拟PEMFC阴极环境中腐蚀电流密度Icorr均比304SS不锈钢下降一个数量级,具有较好的耐蚀性和稳定性,但在阳极环境中其耐蚀性与304SS相当,其中铸态合金的稳定性较差。合金在阴极环境良好的耐蚀性主要与其表面形成由Cr2O3、Nb2O5、V2O3、Ti2O3及ZrO2组成的致密钝化膜关系密切。     

Ti6Al4V合金渗镀Mo-N表面改性层在不同腐蚀环境下的抗磨损行为研究

采用等离子渗镀技术在钛合金(Ti6Al4V)表面形成均匀致密的钼氮合金渗镀层.在3.5%NaCl溶液、0.5 mol/L 的H2SO4溶液、0.02 mol/L的Na3P04溶液和亨氏溶液中,对比研究了Ti6Al4V合金及其钼氮改性层的抗腐蚀磨损性能.20 000周次腐蚀环境下的微动磨损试验结果表明,渗镀的Mo-N改性层显著提高了Ti6Al4V合金的抗腐蚀磨损能力.电化学噪音测量结果证明,Mo-N改性层削弱了Ti6Al4V合金腐蚀和磨损相互耦合增幅的作用.     

生物医用Ti-Nb-Ta-Zr-Fe合金在林格溶液中的腐蚀行为

采用动电位极化方法研究Ti?25Nb?10Ta?1Zr?0.2Fe (质量分数,%)(TNTZF)合金37°C下在林格溶液中的抗腐蚀性能,并在同样的条件下用Ti?6Al?4V ELI(低间隙)合金做对比实验。结果表明：TNTZF比Ti?6Al?4V ELI合金表现出更高的腐蚀电位,更低的腐蚀电流密度,更加稳定的钝化电流密度和更宽的钝化区间,因此具有更加优越的抗腐蚀性能。除此之外,在Ti?6Al?4V ELI合金的表面钝化膜上观察到了点蚀现象,但是在TNTZF合金表面没有发现点蚀现象。XPS 分析结果表明：TNTZF 合金表面钝化膜由 TiO2基体以及 Nb2O5、NbO2、Ta2O5、ZrO2、TiO和Ti2O3等氧化物共同组成,从而使得钝化膜更加稳定且保护作用更强,因此TNTZF合金比Ti?6Al?4V ELI合金表现出更加优越的抗腐蚀性能。     

纳米化对M38高温合金电化学腐蚀行为的影响

    通过动电位极化曲线和Mott-Schottky分析电化学方法,研究了M38合金纳米涂层在3.5% NaCl溶液中的电化学腐蚀行为.结果表明,在3.5% NaCl溶液中,纳米化虽然没有改变合金表面钝化膜的半导体类型(p型),但是改善了钝化膜的致密性,降低了钝化膜中的载流子密度,提高了钝化膜的稳定性,所以,M38纳米涂层更耐氯离子侵蚀.     

Ru对Ti-6Al-4V合金腐蚀行为的影响及机理研究

利用电化学测试、EDS以及XPS,研究了Ru对Ti-6Al-4V (TC4)合金在HCl溶液中腐蚀行为的影响,并结合对腐蚀产物和元素随深度分布的分析,探讨了Ru对TC4合金耐蚀性的影响机理。结果表明,添加Ru使TC4合金在10%(质量分数) HCl溶液中腐蚀电位升高,腐蚀电流密度降低,钝化电流基本保持不变;而使其在15%(质量分数) HCl溶液中的腐蚀速率降低,耐蚀性提高。TC4合金在HCl溶液中主要腐蚀产物为TiO_2,Al_2O_3和V_2O_5。在反应过程中,Ru起到有效的阴极改性作用,促进TiO_2钝化膜在表面沉积,使钝化膜增厚一倍,进而提高了钝化膜的致密性,使TC4合金的耐蚀性得到有效提高。     

Al、Ti含量对锻态Incoloy825合金组织和耐腐蚀性能的影响

在热力学模拟Incoloy825合金成分范围内研究不同Al、Ti含量对合金析出相析出规律的基础上,采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察了合金显微组织和腐蚀试样的表面形貌,采用电化学工作站和静态失重法测试了合金在1、3 mol/L HCl溶液中的动电位极化曲线、电化学阻抗谱和腐蚀速率。结果表明,终锻温度下Incoloy825合金由基体γ相和少量Ti(C,N)析出相组成。随着Al、Ti含量提高,块状Ti(C,N)析出量增加,组织细化;锻态Incoloy825合金的腐蚀电流密度增大,耐蚀性下降,发生点蚀的倾向增大。合金的腐蚀优先从组织中块状Ti(C,N)部位出现点蚀。随着Al、Ti含量提高,合金表面的腐蚀产物逐渐由致密变得疏松多孔,对基体的保护作用下降。     

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     

Nb表面合金化对Ti6Al4V腐蚀行为的影响

采用失重法和电化学扫描法研究了等离子表面合金化技术在Ti6Al4V（TC4）合金表面形成的Ti-Nb合金层及基体材料的腐蚀行为,分析了Nb的渗入对Ti 6Al4V耐蚀性的影响.失重法研究表明：在10%H2SO4和10%HCl溶液中Ti-Nb合金层较基体耐蚀性提高,在10%NaCl溶液中无明显变化;电化学腐蚀研究表明,在5%H2SO4、5%HCl、3.5%NaCl溶液中,Ti-Nb合金层耐蚀性较基体均有不同程度的提高.     

新型医用Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr和Ti-35Nb-1.3Mo-3.7Zr合金在林格溶液中的电化学腐蚀行为

采用开路电位、动电位极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)测量方法研究了新型医用钛合金Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr和Ti-35Nb-1.3Mo-3.7Zr在林格溶液中的电化学腐蚀行为,计算了2种合金在林格溶液中的腐蚀电位(φcorr)、腐蚀电流(Icorr)及钝化电流(Ipass),并根据EIS曲线建立了等效电路进行参数分析,同时与Ti-6A1-4V(TC4)合金进行比较。结果表明:Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr、Ti-35Nb-1.3Mo-3.7Zr和TC4合金的Icorr和Ipass依次增大,而φcorr依次减小。EIS结果分析显示,3种合金在林格溶液中均可形成致密内层和疏松外层的双层钝化膜,其中致密内层钝化膜对合金表面的保护起主要作用。3种合金的致密内层的阻挡作用按TC4、Ti-35Nb-1.3Mo-3.7Zr和Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr的顺序递增。     

Ti6Al4V合金离子渗Mo组织结构及其腐蚀性能研究

利用等离子表面合金化技术在Ti6Al4V合金基体上制备渗Mo改性层，并与Ti6Al4V基材对比考察在0.5mol／L HCl溶液中的电化学腐蚀性能及在沸腾的37％HCl中的化学腐蚀性能．结果表明，与基材相比Mo改性层在0.5mol／LHCl溶液中的自腐蚀电位提高，腐蚀速率增大；在37％HCl中腐蚀速率明显降低．     

高低温交替海洋环境Ti6Al4V合金的腐蚀损伤机理

目的 探究高低温交替海洋服役环境中Ti6Al4V合金的腐蚀损伤失效过程,揭示高温氧化、沉积盐膜、频繁启动工作模式耦合作用下合金的腐蚀损伤与退化机理。方法 采用高温氧化、高温氧化-盐雾交替和高温氧化-海水浸泡交替试验方法,对Ti6Al4V合金腐蚀失效行为进行了全面评估;利用X-射线衍射仪(XRD)、X-射线光电子能谱仪(XPS)与扫描电子显微镜(SEM)等微尺度检测分析仪器,全面解析了合金损伤失效过程中表面物相结构、腐蚀产物成分及表/截面形貌特征。结果 650 ℃氧化400 h后,Ti6Al4V合金表面氧化层(TiO2+Al2O3)生长致密且均匀;经50循环高温氧化-盐雾交替试验后,Ti6Al4V合金遭受加速腐蚀损伤,表面存在明显点蚀,氧化层出现分层剥落;经50循环高温氧化-海水浸泡试验后,Ti6Al4V合金腐蚀损伤进一步加速,但氧化层生长迅速,整体增重达5.167 mg/cm²。结论 高温氧化过程中Ti6Al4V合金表面氧化层呈缓慢均匀生长特征,具有优良的抗氧化性。高低温交替工作模式加速了氧化膜快速生长与结构破坏,Cl^‒的浓度对Ti6Al4V合金表面氧化层的降解具有显著驱动作用,且Cl^‒浓度越高腐蚀降解越严重。随着样品表面氧化层的致密性和完整性被破坏,混合盐逐渐侵入氧化层内部,加剧了氯化物的挥发,表明Ti6Al4V合金在高低温交替环境下抗腐蚀性较差。     

不同热处理态2024铝合金的腐蚀行为

分别在3.5%NaCl溶液、3.5%NaCl＋1.0%H2O2溶液和pH=12的3.5%NaCl溶液中进行动电位极化实验,研究2024 Al-Cu-Mg合金在不同热处理状态下的腐蚀行为。极化曲线表明,随着合金时效时间的延长,合金的腐蚀电位向负方向移动;向NaCl溶液中添加H2O2会使腐蚀电位正移;在pH=12的3.5%NaCl溶液中的极化曲线表现出明显的钝化现象。腐蚀试样表面表现为常见的腐蚀特征,但也有扩大的点蚀、晶间腐蚀现象出现。循环动电位极化曲线显示有宽的循环极化滞后环,不同的腐蚀模式表明合金的点蚀生长对合金的热处理状态敏感。通过显微组织分析,探讨了不同热处理状态下合金在不同NaCl溶液中的腐蚀机理。     

一种新型Cu-Sn-Fe-Ni合金及其在3.5%NaCl溶液中腐蚀行为

利用熔铸和形变热处理工艺制备得到了一种Cu-Sn-Fe-Ni合金，并通过静置腐蚀和电化学测试研究了合金在3.5%NaCl溶液中的静态腐蚀行为，用扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对合金腐蚀后微观组织和腐蚀产物进行了表征，最后讨论分析了该合金腐蚀机理。结果表明：合金在质量分数3.5%NaCl溶液中静态腐蚀速率为0.0473mm/a，耐腐蚀性能较好；合金随着浸泡时间的增加，其耐腐蚀性先增加后减弱；合金在浸泡过程有明显的优先腐蚀倾向，首先发生脱Fe腐蚀，接着Cu氧化形成较致密的钝化膜，进而降低合金腐蚀速率，随后Sn和Ni开始溶解腐蚀，形成氧化膜，使钝化膜更为致密，但此时钝化膜下层依然发生脱Fe腐蚀，促使致密的钝化膜发生局部破坏，导致合金的耐腐蚀性能下降。     

Ti6Al4V合金表面离子铌合金化及其耐磨性能研究

采用双辉离子渗技术对Ti6Al4V钛合金表面渗Nb,利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计、磨损试验机、电化学测试系统研究钛合金表面离子渗Nb合金化层的形态、结构、力学性能、摩擦学性能和电化学腐蚀性能,并探讨渗Nb改性处理对钛合金在3.5%NaCl溶液中腐蚀磨损行为的影响.结果表明,渗Nb工艺参数对合金化层的形态、结构和性能影响显著,高浓度渗Nb合金化改性层表现出良好的强化效果,显著地改善了Ti6Al4V合金的抗大气环境和抗NaCl溶液腐蚀磨损性能.Ti6Al4V合金基材和渗Nb层的耐磨性能在NaCl溶液中优于大气环境,其原因归于溶液的润滑作用和试样的良好耐腐蚀性能.     

纳米晶Ta_2N涂层在模拟人体环境中的耐蚀性能研究

为了改善植入钛合金材料在人体环境中耐蚀性能,采用双阴极等离子反应溅射沉积方法,在医用Ti-6Al-4V钛合金表面制备了厚度为40 mm、平均晶粒尺寸为12.8 nm的Ta_2N纳米晶涂层。采用纳米压入仪、Vikers压痕仪和划痕仪考察了Ta_2N纳米晶涂层的硬度、弹性模量、韧性以及涂层与基体间的结合力。结果表明,Ta_2N涂层的硬度和弹性模量分别为(32.1±1.6)GPa和(294.8±4.2)GPa,涂层与基体的结合力为56 N;在压入载荷为0.49~9.8 N下,Vikers压痕表面以及横断面均未观察到微裂纹,反映其具有较高的压痕韧性。采用动电位极化、电化学阻抗谱、恒电位极化和电容测量(Mott-Schottky)等多种电化学表征技术,对Ta_2N涂层在Ringer's生理溶液中的电化学腐蚀行为进行了深入研究,并从钝化膜组成、致密性和半导体特性3个方面探讨了涂层的腐蚀防护机理。结果表明,在Ringer's生理溶液中,Ta_2N涂层表面形成的钝化膜更加致密,其腐蚀抗力明显优于Ti-6Al-4V合金。XPS分析结果表明,在较低的极化电位下,Ta_2N涂层的钝化膜主要由TaO_xN_y构成,随着外加极化电位的升高,其进一步氧化形成Ta_2O_5;电容测试结果表明,Ta_2N涂层表面所生成的钝化膜具有n型半导体特征,其施主浓度和载流子扩散系数明显低于Ti-6Al-4V合金表面生成的钝化膜。     

铸态Mg-xAl(x=9, 12, 15)合金的组织结构及腐蚀行为研究

通过半连续铸造的方法制备了Mg-xAl(x=9, 12, 15)合金。采用XRD、OM和SEM分析研究了Al含量对铸态Mg-Al合金的组织结构变化的影响。同时,利用浸泡腐蚀实验和动电位电化学极化曲线研究了Mg-xAl(x=9, 12, 15)合金的耐蚀行为。最后,通过SEM观察去除腐蚀产物后样品表面形貌,研究了其腐蚀机理。结果表明：三种合金材料的组织都是由α-Mg相和β-Mg₁₇Al₁₂相组成,而且β相含量随着Al含量的增多而增多。从而研究的三种合金中随β相的增多,合金的耐腐蚀性能逐渐增高,即Mg-15%Al合金的耐腐蚀性能最好,Mg-9%Al的最差。铸态Mg-Al合金在3.5%NaCl溶液中浸泡72小时后,表面都可以形成氧化膜,随着Al含量增高,膜层的稳定性增高。     

选择激光熔化、热压缩和传统铸造工艺加工的Ti6Al4V生物合金的磨损行为（英文）

本研究的主要目的是研究加工工艺对Ti6Al4V生物医学合金显微组织、硬度和摩擦学行为(摩擦和磨损行为)的影响。加工工艺包括传统铸造、热压缩和选择激光熔化。采用X射线衍射技术、维氏硬度测试和Ti6Al4V/Al_2O_3摩擦副的往复式球板磨损实验对Ti6Al4V生物医学合金的冶金、力学和摩擦学性能进行表征。结果表面,加工工艺路线对合金的显微组织、硬度和磨损行为的影响很大。采用选择激光熔化工艺获得的Ti6Al4V合金具有最高的硬度和最佳的耐磨性能,这是由于与采用热压缩和传统铸造工艺相比,选择激光熔化工艺具有显著不同的冷却速率,这使得合金具有明显不同的显微组织。本研究评估和证明选择激光熔化工艺在制备高耐磨Ti6Al4V生物植入体方面具有较大潜力。     

激光选区熔化Inconel 718合金在NaOH溶液中的腐蚀行为

采用开路电位、动电位极化、电化学阻抗、恒电位极化、Mott-Schottky和X射线光电子能谱等测试技术研究了激光选区熔化增材制造Inconel 718合金（SLM Inconel 718）在0.1 mol/L NaOH溶液中的腐蚀行为,并与商用轧制Inconel 718合金（R Inconel 718）进行对比。结果表明,SLM Inconel 718合金与R Inconel 718合金均发生点蚀,SLM Inconel 718合金的点蚀优先发生在熔池边界和孔隙部位。相比R Inconel 718合金,SLM Inconel 718合金的活性更低、腐蚀速率更小、耐蚀性能更优,其主要原因在于：SLM Inconel 718合金表面生成的钝化膜中多孔NiO的含量更低,致密Cr₂O₃的含量更高,钝化膜更加致密,并且钝化膜的载流子密度更低,因此,SLM Inconel 718合金的钝化膜保护性能更好,耐蚀性能更优。