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  • 简介:摘 要:本文介绍了多孔结构钛合金基材表面钽涂层制备原理及方法,通过分别采用EDX(能量色散X射线光谱仪)、SEM(扫描电镜)、XRD(X射线衍射)对涂层成分、形貌、厚度等进行分析以及采用划痕法对涂层结合力进行检测,研究发现采用化学气相方法在多孔结构钛合金表面制备钽涂层成分、厚度均匀,同时具有良好的结合力,涂层厚度>10μm,结构致密的钽涂层。

  • 标签: 多孔结构 钽涂层
  • 简介:摘要 通过SEM、压缩实验和有限元模拟等方法,研究了不同孔型结构对激光选区熔化(Selective Laser Melting, SLM)制备多孔β型钛合金组织和压缩变形行为的影响。实现结果表明,不同孔型结构多孔材料组织均为β等轴晶。压缩变形过程中,立方(CUB)结构多孔材料孔梁只发生屈曲变形,强度最高,约为297 MPa;菱形十二面体(RHO)结构的孔梁受较大的弯曲变形和较小的屈曲变形作用,强度最低但塑性最好;拓扑优化(TOP)结构受相同的弯曲变形和屈曲变形作用,强度适中,塑性较好。以上结果表明,通过改变孔梁倾斜角度调整其变形行为,可以有效调整多孔材料的强塑性匹配。

  • 标签: 多孔钛合金 激光选区熔化 压缩性能 有限元模拟
  • 简介:摘要:本文研究了高强度钛合金多孔蒙皮零件的钣金加工方法。对钛合金多孔蒙皮零件的特性进行了分析和评估。提出了一种基于数控冲压技术的钣金加工方法,确定了最佳参数配置。通过实验验证,该方法具有较高的效率和精度,并且能够满足高强度钛合金多孔蒙皮零件的要求。针对该方法的优化改进提出了建议。通过本论文的研究,为高强度钛合金多孔蒙皮零件的钣金加工提供了有效的参考。

  • 标签: 钛合金 钣金加工 改进建议
  • 简介:在经过NaOH-HCl预处理的镍钛合金基体上,采用溶胶-凝胶法制备纳米多孔TiO2薄膜;当涂覆一层致密内膜和一层多孔外膜时,可得到无裂纹的薄膜(试样TC1+1)。X射线衍射表明,TiO2薄膜由锐钛矿组成,在热处理的基体中还检测到少量的Ni4Ti3相。X射线光电子谱分析表明,试样TC1+1的TiO2薄膜完全覆盖了镍钛合金基体。试样TC1+1的表面亲水,接触角约为20°,紫外光照处理15min后接触角降低到(9.2±3.2)°。在0.9%NaCl溶液中的动电位极化实验表明,试样TC1+1的耐蚀性高于抛光的镍钛合金试样的。

  • 标签: 镍钛合金二氧化钛溶胶-凝胶法亲水性耐蚀性
  • 简介:摘要 利用激光选区熔化(selective laser melting, SLM)成形方式制备不同孔型结构新型高强β钛合金多孔材料,采用XRD、SEM和准静态压缩实验,研究了结构类型对压缩性能的影响。结果表明立方结构的压缩强度最高,约为597 MPa,吸能能力最好,单位质量吸能能达到61.9×103 MJ/kg,且密度仅为2.4 g/cm3,实现了其轻质高强的应用。

  • 标签: 多孔钛合金 激光选区熔化 压缩性能 吸能特性
  • 简介:由于钛合金低重量、强度高、耐腐蚀性优异,又具有与先进复合材料在热学、电化学方面的相容性。一直是航空、宇航工业上应用的重要结构材料。焊接作为钛合金加工中的重要手段,在提高材料利用率、减轻结构重量、降低成本等方面有独特的优势,因此有必要研究飞机结构修理中的钛合金焊接技术。

  • 标签: 焊接技术 钛合金 结构材料 材料利用率 耐腐蚀性 复合材料
  • 简介:摘要3D打印技术制备复杂形态骨科金属植入物具有快速、高效的特点,而钛及钛合金是目前3D打印金属植入物最常用的原材料。3D打印多孔钛及钛合金假体具有生物相容性好、高比强度、低弹性模量的特点,相关临床试验证明其支撑可靠,骨修复效果良好。钽金属具有与钛金属类似的理化性质,相关研究显示其具有良好的骨诱导性。近年来,3D打印技术制备个性化多孔钽金属假体也越来越被关注,但现有相关研究仍有限。本文通过对既往国内外关于多孔钛和多孔钽的研究报道进行回顾,从制造工艺、机械性能、生物相容性、表面改性、骨整合效应和临床应用及钛合金方面对两类多孔金属的性能进行比较,同时展望了多孔钛和多孔钽相关骨科个性化置入产品在未来的应用前景。

  • 标签: 假体和植入物 3D打印
  • 简介:摘要:航空用钛合金是一种轻质高强度材料,广泛应用于飞机、火箭等领域,文中简述了航空用钛合金发展历史、材料特性、常见型号、主要应用和发展趋势。

  • 标签: 钛合金
  • 简介:摘要目的探讨应用3D打印多孔钛合金假体重建下肢长骨大段骨缺损的临床疗效。方法回顾性分析2017年12月至2021年11月应用3D打印多孔钛合金假体重建18例下肢长骨骨缺损患者资料,男12例、女6例,年龄(48.9±22.5)(范围13~79岁),体质指数(23.1±4.3)kg/m2(范围17.2~27.1 kg/m2),骨髓炎源性骨缺损14例、骨折不愈合源性骨缺损4例。骨缺损部位:股骨10例、胫骨8例,骨缺损长度(13.9±9.7)cm(范围5.8~31.2 cm),缺损长度占所在长骨(股骨或胫骨)的比例33.7%±16.8%(范围15.0%~63.0%)。通过大体观察、影像学评估、下肢与长骨全长变化、股胫角测量、下肢功能评分(lower extremity functional scale,LEFS)、满意度评价、并发症等综合评价临床疗效,重点关注假体的稳定机制及新骨的再生重建特点。结果18例患者均获得随访,随访时间12~35个月,平均16.3个月。术后1、3、12、24个月X线检查显示新骨沿钛合金假体表面逐渐爬行生长。术前骨缺损所在长骨长度及下肢全长分别为(39.3±4.0)cm及(80.5±5.7)cm,与健侧相差(1.6±1.0)cm及(1.5±1.1)cm;术后1周分别为(39.9±3.5)cm及(80.9±6.2)cm,与健侧相差(1.0±0.6)cm及(0.9±1.1)cm;末次随访时分别为(39.7±3.6)cm及(80.9±7.8)cm,与健侧相差(1.8±1.1)cm及(1.0±0.7)cm。术前、术后1周、末次随访时骨缺损所在长骨长度及下肢全长的差异均无统计学意义(F=0.12、0.04,P>0.05)。术前、术后1周、末次随访时患肢股胫角分别为174.7°(173.9°,175.5°)、175.2°(173.5°,176.4°)、175.0°(173.5°,176.3°),差异无统计学意义(Z=0.01,P>0.05)。末次随访时的LEFS评分为50(46,51)分,较术前的20(17,21)分提高,差异有统计学意义(Z=-5.56,P<0.001);患者满意度评分为9.3~9.8分,平均9.7分。末次随访时2例出现假体固定螺钉断裂,但所有3D打印多孔钛合金假体均保持稳定,未出现明显的松动及移位;2例发生外固定架钉道感染,经静脉应用敏感抗生素联合局部消毒换药治疗均获得治愈。结论应用3D打印多孔钛合金假体重建下肢长骨骨缺损,术后早中期稳定,下肢与长骨长度随肢体负重及功能锻炼无明显变化,新生骨由缺损两端逐渐爬行生长,肢体功能恢复显著,患者满意度高。

  • 标签: 打印 三维 下肢 假体植入 创伤和损伤
  • 简介:摘要目的探讨电子束熔融(EBM)制备多孔钛合金融合器的力学性能、生物相容性及椎间融合效果。方法通过计算机设计和EBM技术制备多孔钛合金(Ti-6Al-4V)融合器,通过电子显微镜观察其表征和微观结构,通过体外力学试验评估其弹性模型和抗压强度,通过四甲基偶氮唑盐微量酶反应比色法(MTT)法评估生物相容性。选取12只雄性成年小尾寒羊,建立小尾寒羊颈椎椎间融合模型,按照随机数字表法分为两组,每组6只。实验组置入3D打印椎间融合器,对照组置入聚醚醚酮(PEEK)融合器(中空处含有碎骨粒)。术后6个月行X线片检查,观察融合器是否有移位、松动或下沉;Micro-CT观察椎间隙骨小梁生长情况;组织学观察微观结构下椎间融合情况,分析两组融合器内的矿化骨百分比(MBF)和材料-骨结合百分比(BA)。结果多孔钛合金融合器是一个中间为八面体金属小梁、外围为金属框的结构,金属小梁的直径为(413±78)μm,孔径为(597±46)μm,孔隙率为(54.8±5.8)%;弹性模量为(19.6±0.8)GPa,压缩强度为(37.6±2.3)GPa,刚度为(17 633±882)N/mm;多孔钛合金融合器具有良好的生物相容性。两组X线片均未见融合器出现移位和松动。两组Micro-CT检查可见贯通整个椎间隙的骨小梁分布,实现了骨性融合;实验组新生骨组织对金属小梁形成了结合紧密,对照组新生骨质和PEEK融合器之间仍可见到空隙。组织学显示实验组椎间隙MBF为(43.7±10.6)%,与对照组[(46.5±11.4)%]差异无统计学意义(P>0.05),而对照组骨小梁和PEEK融合器交界处可见较多的纤维组织包裹,骨组织与PEEK融合器未形成紧密融合;实验组BA为(53.7±12.8)%,对照组为(7.5±2.8)%(P<0.05)。结论EBM制备多孔钛合金融合器具有合适的力学性能和孔隙率、良好的生物相容性和椎间融合效果,具有临床应用前景。

  • 标签: 脊柱融合术 假体和植入物 假体设计
  • 简介:目的通过研究经羟基磷灰石(HA)涂层处理后多孔镍钛(NiTi)合金的溶血率及成骨细胞在其表面的附着、增殖及分化情况,评价其体外生物相容性。方法测定经HA涂层处理的圆盘状多孔NiTi合金(NiTi—HA组;直径10mm。厚2mm)的生物相容性,未经涂层处理的多孔NiTi合金(NiTi组)及致密纯钛(Ti组)试样设为对照组。采用分光光度法分析其溶血性能:将成骨细胞接种于试样表面,用扫描电镜(SEM)观察成骨细胞黏附形态,MTS法及碱性磷酸酶(ALP)试剂检测细胞附着、增殖情况及ALP活性,对数据进行重复测量方差分析。结果NiTi-HA组、NiTi组及Ti组试样的溶血率分别为(0.30±0.11)%、(0.51±0.07)%及(0.27±0.06)%,均低于国家标准(YY/T0127.1)规定的5%。SEM观察显示.NiTi—HA组及NiTi组试样细胞黏附形态良好。NiTi—HA组试样表面细胞附着及增殖数量均高于NiTi组试样(P值分别为0.000与0.001)。NiTi-HA组及NiTi组试样表面细胞ALP活性无差异(P=1).但均高于Ti组试样(P值分别为0.001与0.0004)。结论NiTi-HA组、NiTi组及Ti组试样均无溶血作用:NiTi-HA组较NiTi组更有利于成骨细胞附着和增殖.且ALP活性均高于纯钛。

  • 标签: 多孔NITI合金 表面涂层 羟基磷灰石 血液相容性 生物相容性
  • 简介:背景:研究表明钛合金材料具有良好的生物相容性,便于加工合成为合适孔径的多孔结构,将其用于踝关节损伤中效果理想,但其生物力学性能尚不明确。目的:探讨多孔钛合金支撑棒在踝关节损伤中的应用效果及生物力学性能。方法:取健康Beagle犬30只,利用止血钳挑起并暴力拉断外侧副韧带,建立踝关节损伤模型。实验分为2组:对照组(n=15)和实验组(n=15)。利用CAD设计多孔钛合金棒三维模型,并将其输入到EBMS12系统中,将Ti6A14V粉末放入机器中并进行逐层熔融,最终制备成直径为4mm、长度为12mm的多孔圆柱状棒体。对照组采用常规方法修复,多孔钛合金支撑棒组将多孔钛合金支撑棒植入损伤处,比较2组犬踝关节肿胀程度、修复优良率、电生理学指标及生物力学性能。结果与结论:①2组修复前患侧踝关节周径无明显差异(P〉0.05);多孔钛合金支撑棒组修复后1、2及3周,患侧踝关节周径均显著低于对照组(P〈0.05);②多孔钛合金支撑棒组修复后3个月的优良率显著高于对照组(P〈0.05);③2组Beagle犬修复前患侧外侧副韧带体感诱发电位和肌电图潜伏期、波幅比较无明显差异(P〉0.05);多孔钛合金支撑棒组修复后3个月,患侧外侧副韧带体感诱发电位和肌电图的潜伏期显著短于对照组(P〈0.05);而体感诱发电位和肌电图的波幅显著高于对照组(P〈0.05);④与对照组相比,多孔钛合金支撑棒组的最大桡度、弹性桡度、破坏桡度无明显差异(P〉0.05);而最大载荷、弹性载荷、破坏载荷及刚性系数显著提高(P〈0.05);⑤结果提示,将多孔钛合金支撑棒应用于踝关节损伤的治疗,具有较好的修复效果,且有助于改善踝关节生物力学性能。

  • 标签: 外侧韧带 生物力学 组织工程 生物材料
  • 简介:金属材料是目前临床骨科中应用最广泛的生物材料之一.临床应用的金属材料主要包括:不锈钢、钴基合金钛合金及记忆合金等[1~2].传统的不锈钢、钴基合金,由于其自身的缺陷,在临床应用中发现存在不少问题,如生物相容性差,组织反应严重;耐磨性差,金属离子溶出,导致金属离子的致敏、致癌反应;弹性模量高,易产生应力遮挡等.近几年来,钛合金以其良好的生物相容性、与骨组织相近的弹性模量及在生物环境下优良的抗腐蚀性,在临床得到了广泛的应用.对Co-Cr合金、不锈钢在临床应用中的主导地位,提出了严重的挑战,并有逐步取代Co-Cr合金、不锈钢内植入物的趋势[1~2].

  • 标签: 医用钛合金 表面改性 抗腐蚀性 生物材料
  • 简介:高温应用的各种钛合金,已由美国马萨诸塞州阿特尔伯勒市得克萨斯仪器公司冶金材料分公司冷轧成厚度为0.025~0.05mm的箔材。高温合金的箔材过去只能用化学蚀刻,化学蚀刻法引起箔材的性能低劣和不良的尺寸控制。该公司制造的箔材使用了依等压热机械处理而变化的工艺,据说该工艺能修整微观结构,控制尺寸和表面光洁度,并消除氢的

  • 标签: 高温钛合金 箔材 高温合金 化学蚀刻 得克萨斯仪器公司 微观结构
  • 简介:某型飞机在完成飞行科目后,在对其进行例行检查时,发现钛合金连接螺栓断裂。通过对螺栓断口宏微观观察、力学性能测试、装配生产流程分析等方法,确定了螺栓断裂性质和原因。结果表明:螺栓断裂性质为疲劳断裂;单耳与螺栓呈一定角度和单耳的孔边没有倒角,加剧了螺栓光杆部位的磨损,破坏了螺栓表面完整性是导致螺栓断裂的原因;通过增加单耳孔边的倒角和增加轴衬套,可解决这一问题。

  • 标签: 钛合金 螺栓 疲劳 磨损
  • 简介:

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  • 简介:摘要钛是一种性能优良的金属,在发展经济和国家安全中具有重要战略意义,被称为“太空金属”、“海洋金属”。钛合金最主要的优点是比强度高、热强性好、耐腐蚀性好,在400~500℃时,钛合金的比强度超过了多数不锈钢和抗氧化钢。用钛合金代替不锈钢和高温合金等材料制造零件,可以大幅度地减轻产品重量,因此受到航空和航天工业的极大重视,同时也在汽车、电力、化工、舰船、石油、冶金、医疗等工业越来越得到广泛应用。

  • 标签: 钛合金 应用前景 锻压技术
  • 简介:阪村机械制作所是日本最大的生产螺栓、螺母成形设备的工厂,最近与大阪精工和神户制钢所共同开发了β钛合金冷锻技术。使以前用切削方法制造的螺栓等钛合金零件可用冷锻方法进行批量生产。另外,用冷锻技术还可以进行以前很难进行的拉深和凸缘成形,因此还可以应用于形状复杂的汽车和自行车零件的制造。与以前用切削方法制作钛合金螺栓相比,制造成本降低1/2。该公司计划今后逐渐扩大该技术在复杂形状零件方面的应用,并增加种类和尺寸。

  • 标签: 冷锻 钛合金 切削 拉深 凸缘 螺栓