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β型钛合金材料的生物相容性评价

稀有金属材料与工程 2007年第10期36卷 1815-1819页

作者：张明华于振涛周廉张殿忠第四军医大学唐都医院全军骨肿瘤研究所陕西西安710038 西北有色金属研究院陕西西安710016

通过皮下、肌肉植入试验评价两种β型钛合金材料TLE(Ti-(3～6)Zr-(2～4)Mo(24～27)Nb),TLM2(Ti-(1.5～4.5)Zr-(0.5～5.5)Sn-(1.5～4.4)Mo-(23.5～26.5)Nb)的生物相容性。将TLE,TLM2两种新型医用钛合金和对照材料(Ti-6Al-4V)分别植入家兔皮下和肌肉内,依据GB/T16886.6-1997标准,在1,2,6,12,24周作大体观察评价和组织学检查。结果表明:两种β型钛合金材料炎细胞浸润情况与对照材料无明显差异、包膜的厚度比对照材料薄,TLE和TLM2新型医用钛合金生物相容性良好。

关键词： β型钛合金生物相容性植入试验

不同变形方式β型Ti-Mo-Fe合金的低周疲劳性能

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材料工程 2024年

作者：李纵纵闵小华毛永换姚凯大连理工大学材料科学与工程学院

利用OM，SEM，EBSD和电液伺服疲劳试验机等研究不同塑性变形方式的Ti-10Mo-xFe(x=1，2，3，质量分数／％)合金的低周疲劳性能，分析总应变幅(Δεt/2=0.5%，1.0%和1.5%)和Fe含量对合金力学响应、组织结构和疲劳裂纹扩展行为的影响。结... 详细信息

利用OM，SEM，EBSD和电液伺服疲劳试验机等研究不同塑性变形方式的Ti-10Mo-xFe(x=1，2，3，质量分数／％)合金的低周疲劳性能，分析总应变幅(Δεt/2=0.5%，1.0%和1.5%)和Fe含量对合金力学响应、组织结构和疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明：随着应变幅和Fe含量的增加，合金的低周疲劳性能下降。各合金的循环应力响应行为普遍表现为初始循环硬化，随后趋于循环稳定或轻微的循环软化，直至断裂失效。Ti-10Mo-1Fe合金的塑性变形由{332}孪生主导，随着Fe含量的增加，合金的塑性变形方式向位错滑移转变。低应变幅下Ti-10Mo-1Fe合金疲劳源区孪晶数量较少，沿裂纹扩展方向孪晶数量逐渐增加；高应变幅下近断口区域出现大量孪晶。Ti-10Mo-1Fe合金中孪晶的大量产生及交割将晶粒内部分割成网状组织，从而起到细化晶粒的作用，有效释放应力集中并延缓疲劳裂纹的萌生。同时微裂纹扩展至孪晶界附近时发生裂纹偏折，合金中大量的孪晶界有效延长疲劳裂纹扩展路径。

关键词： β型钛合金低周疲劳孪生诱发塑性效应 {332}孪生位错滑移

多孔β型钛合金及其微弧氧化涂层的体内植入研究

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稀有金属材料与工程 2012年第9期41卷 1657-1660页

作者：井文森韩建业张明华蔡和平于振涛高铜拴第四军医大学唐都医院陕西西安710038 西北有色金属研究院陕西西安710016 西安交通大学陕西西安710048

采用球形TLM:Ti-Zr-Sn-Mo-Nb粉末松装烧结在中心件表面制备多孔件,利用微弧氧化技术在多孔件表面进行改性,并制备复合有BMP的涂层。对多孔件和微弧氧化件的表面形貌、结构和成分进行分析;通过动物体内植入实验评价β型钛合金多孔材料生... 详细信息

采用球形TLM:Ti-Zr-Sn-Mo-Nb粉末松装烧结在中心件表面制备多孔件,利用微弧氧化技术在多孔件表面进行改性,并制备复合有BMP的涂层。对多孔件和微弧氧化件的表面形貌、结构和成分进行分析;通过动物体内植入实验评价β型钛合金多孔材料生物涂层周围骨组织界面的新骨形成情况。结果表明:3种表面涂层均具有良好的生物相容性,但PCI/HA和PCI/HA2种复合涂层组较PCI组有明显的骨诱导活性,具有良好的临床应用前景。

关键词： β型钛合金多孔涂层微弧氧化骨形态发生蛋白

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β型钛合金材料的生物相容性评价

中国组织工程研究与临床康复 2010年第42期14卷 7849-7853页

作者：张明华于振涛张殿忠井文森龙华解放军第四军医大学唐都医院全军骨肿瘤研究所陕西省西安市710038 西北有色金属研究院陕西省西安市710016

背景:前期大量研究证实钛及钛合金具有良好的生物相容性和较强的耐腐蚀性,β钛合金以其高机械强度、低弹性模量,使其成为目前最具有吸引力的金属生物医学应用材料。目的:评价两种新型β型钛合金材料TLE(Ti-(3～6)Zr-(2～4)Mo-(24～27)Nb... 详细信息

背景:前期大量研究证实钛及钛合金具有良好的生物相容性和较强的耐腐蚀性,β钛合金以其高机械强度、低弹性模量,使其成为目前最具有吸引力的金属生物医学应用材料。目的:评价两种新型β型钛合金材料TLE(Ti-(3～6)Zr-(2～4)Mo-(24～27)Nb),TLM2(Ti-(1.5～4.5)Zr-(0.5～5.5)Sn-(1.5～4.4)Mo-(23.5～26.5)Nb)的生物相容性。方法:取健康成年新西兰兔30只,随机抽签法分为皮下植入组和肌肉植入组。将2种新型钛合金TLE、TLM2加工成圆柱形实验试件,分别植入家兔大腿皮下和背侧肌肉内。对照材料(Ti-6Al-4V)同法植入同一动物的对侧相同部位。依据GB/T16886.6-1997标准,在1,2,6,12,24周取标本大体观察纤维包膜的形态,光学显微镜下观察皮下和肌肉组试件与周围组织界面反应情况,苏木精-伊红染色进行组织学观察。结果与结论:植入2,6,12,24周后,试件周围均形成了血管化的包膜,随着植入时间的延长包膜逐渐变薄、透明度增高,包膜内毛细血管的数量增加。肌肉植入组包膜厚度在6,12周时比皮下植入组薄,炎细胞主要是中性粒细胞、巨噬细胞、多核巨细胞、淋巴细胞和浆细胞,随着时间的延长,各类炎细胞的数量逐渐减少,12周后中性粒细胞数量明显减少,淋巴细胞和浆细胞随时间延长数量逐渐变少,24周时均未见中性粒细胞。说明TLE,TLM2新型医用钛合金生物相容性好,具有良好的临床应用前景。

关键词：生物相容性 β型钛合金植入试验材料生物相容性生物材料

β型钛合金相稳定性和弹性性能第一性原理研究

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β型钛合金相稳定性和弹性性能第一性原理研究

作者：吴昌义湘潭大学

学位级别：硕士

传统的钛合金具有优良的生物相容性、综合的力学性能、以及形状记忆性能和超弹性被广泛的成功应用于生物医用移植材料。但是近年来研究发现,传统钛合金由于弹性模量较高引发“应力屏蔽”效应,同时含有钒、铝以及镍元素,具有毒性引发过... 详细信息

传统的钛合金具有优良的生物相容性、综合的力学性能、以及形状记忆性能和超弹性被广泛的成功应用于生物医用移植材料。但是近年来研究发现,传统钛合金由于弹性模量较高引发“应力屏蔽”效应,同时含有钒、铝以及镍元素,具有毒性引发过敏性反应。因此,设计开发新型无毒、低弹性模量生物医用β钛合金成为人们的研究热点。本论文运用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了新型β钛合金的弹性性能和相结构的稳定性,提出了新型无毒、低弹性模量β钛合金理论设计原则。论文的主要结论如下: (1)二元β型Ti-Nb、Ti-Mo和Ti-Ta合金的β结构稳定性随着Nb、Mo和Ta含量的增加逐步增加,当其含量大于等于8.08%,3.7%和12.5% (原子百分数)时,能得到β相稳定结构,Nb、Mo和Ta对β结构稳定性影响的强弱顺序是:Mo>Nb>Ta。同时,三种二元合金的弹性模量E随着Nb、Mo和Ta含量的增加先减小后增加,当含量是25%时,三种合金系的弹性模量达到最小值,分别是37.5GPa、30.8GPa和37.9GPa。同时,进一步确定了具有最低弹性模量的二元β型Ti-Nb和Ti-Ta合金价电子浓度为4.25,Ti-Mo合金为4.5。 (2) Ti6Mo2合金体系中的α、β和α"相的结构稳定性从强到弱的顺序是α">β>α,α相在TiMo合金体系中的不能稳定存在,且三种合金相的弹性模量从大到小的顺序是α>α">β。 (3) Mo、Sn、Ta和Zr对bcc结构的TiNb的结构稳定性和弹性模量的影响各不相同,Mo和Ta元素既能够起到稳定β-TiNb相的作用,又能增加其合金相的弹性模量;Sn对β-TiNb相稳定性影响较小,而Zr却降低了β-TiNb相稳定性,且Sn和Zr对弹性模量的影响较小。

关键词： β型钛合金弹性模量第一性原理价电子浓度

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医用植入物β型钛合金的力学相容性

金属热处理 2010年第12期35卷 24-28页

作者：樊亚军曹继敏王卫民陈志宏西北有色金属研究院西安赛特金属材料开发有限公司陕西西安710021

β型钛合金具有强度高、低模量、无细胞毒性而备受关注。从医用植入物β型钛合金与人体骨骼的力学相容性角度,系统地阐述了β型钛合金的力学性能、合金化、热机械加工处理、组织和性能的关系,并结合当前国内外的研究现状,总结了医用植... 详细信息

β型钛合金具有强度高、低模量、无细胞毒性而备受关注。从医用植入物β型钛合金与人体骨骼的力学相容性角度,系统地阐述了β型钛合金的力学性能、合金化、热机械加工处理、组织和性能的关系,并结合当前国内外的研究现状,总结了医用植入物β型钛合金的发展方向。

关键词： β型钛合金医用植入物力学相容性

Ta、Zr元素对β型钛合金Ti-36Nb-xTa-yZr-0.3O阻尼性能的影响

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稀有金属与硬质合金 2018年第6期46卷 51-56,76页

作者：何庆贤汪涛彭明媚王倩陆永发南京航空航天大学材料科学与技术学院

通过金相分析、动态热机械分析(DMA)等方法,研究了Ta、Zr元素的含量对β型钛合金Ti-36Nb-xTa-yZr-0.3O显微组织及阻尼性能的影响。结果表明,添加Ta、Zr对合金晶粒尺寸基本无影响;添加Ta使合金的偶极子形状因子增大,阻尼值升高,但弛豫激... 详细信息

通过金相分析、动态热机械分析(DMA)等方法,研究了Ta、Zr元素的含量对β型钛合金Ti-36Nb-xTa-yZr-0.3O显微组织及阻尼性能的影响。结果表明,添加Ta、Zr对合金晶粒尺寸基本无影响;添加Ta使合金的偶极子形状因子增大,阻尼值升高,但弛豫激活能与自发有序温度变化不大,使合金峰温与峰宽无明显改变;添加Zr对合金的偶极子形状因子影响较小,阻尼值基本不变,但弛豫激活能与自发有序温度有所增加,合金的峰温和峰宽升高。

关键词： β型钛合金阻尼合金 Ta Zr 偶极子形状因子弛豫激活能自发有序温度

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亚稳定β型钛合金的研究进展与应用现状

热加工工艺 2015年第18期44卷 14-17页

作者：程军牛金龙于振涛余森麻西群韩建业西北有色金属研究院陕西西安710016

亚稳定β型钛合金由于具有良好的冷热加工性能,易锻造,可轧制、焊接,还可通过固溶时效热处理工艺获得较高的力学性能和良好的强度与断裂韧性匹配程度,因此成为国内外研究和应用的热点。本文通过介绍国内外亚稳定β型钛合金材料的研究进... 详细信息

亚稳定β型钛合金由于具有良好的冷热加工性能,易锻造,可轧制、焊接,还可通过固溶时效热处理工艺获得较高的力学性能和良好的强度与断裂韧性匹配程度,因此成为国内外研究和应用的热点。本文通过介绍国内外亚稳定β型钛合金材料的研究进展与应用,综述了美国、俄罗斯、日本和中国的亚稳定β型钛合金目前所达到的研究和应用水平。

关键词：亚稳定 β型钛合金研究进展

近β型钛合金Ti4Zr1Sn3Mo25Nb(TLM)热处理与材料强化研究

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稀有金属材料与工程 2008年第A4期37卷 542-545页

作者：于振涛张亚锋袁思波皇甫强韩建业刘春潮西北有色金属研究院陕西西安710016

利用光学显微镜、X射线衍射仪、透射电镜和力学试验机、摩擦试验机研究了不同热处理条件对新型近β型钛合金Ti4Zr1Sn3Mo25Nb(TLM)的显微组织、相变以及力学性能和耐磨性的影响。结果表明:TLM合金在β相区固溶处理后主要形成亚稳的等轴β... 详细信息

利用光学显微镜、X射线衍射仪、透射电镜和力学试验机、摩擦试验机研究了不同热处理条件对新型近β型钛合金Ti4Zr1Sn3Mo25Nb(TLM)的显微组织、相变以及力学性能和耐磨性的影响。结果表明:TLM合金在β相区固溶处理后主要形成亚稳的等轴β相(βms),在低温时效时βms开始分解,在晶粒内部形成大量密集次生α相(αs),并呈现点状和细针状分布,从而使合金产生弥散强化和细晶强化。680℃,1h空冷+510℃,6h空冷TLM钛合金的耐磨性最好,其耐磨性优于退火态Ti6Al4V和时效态Ti-13Nb-13Zr钛合金。

关键词：热处理材料强化耐磨性显微组织 β型钛合金 Ti4Zr1Sn3Mo25Nb