Характеристики титановые сплавы: Титан. Свойства, применение, марки, химический состав. Сплавы титана

alexxlab | 10.11.1998 | 0 | Разное

Содержание

Титановые сплавы: классификация, свойства, прочность, маркировка


Титан широко распространен на земле. После Al, Fe и Mg он занимает четвертое место из присутствующих металлов в земной коре и является девятым элементом по распространенности на Земле. Титановые сплавы (ТС) обладают уникальным спектром свойств, благодаря сочетанию высокой прочности и жесткости, ударной вязкости и аникоррозионности, что обеспечивает широкий спектр применения для работы в средах, как с низкими, так и высокими температурами, позволяя снизить вес аэрокосмических конструкций и узлов крупногабаритной техники.

Общая характеристика свойств титана и его сплавов

Атомный вес Ti составляет 47.88. Он является упруго жестким, около 115 ГПа модуля Юнга, прочным, легким, устойчивым к коррозионным процессам. Ti и титановые сплавы обладают пределом прочности на разрыв в диапазоне 210-1380 МПа, что приближается к пределу прочности, характерному для многих сложных сталей.

Он имеет чрезвычайно низкую плотность примерно 60.0% от плотности Fe. Его можно упрочнить путем легирования растворенным веществом. Ti немагнитен и обладает отличными теплообменными способностями. Одним из его важных свойств титановых сплавов — высокая Т плавления – 1725.0 C, то есть почти на 200 C больше, чем у стали, и на 1000 C – чем у Al.

Ti пассивирован, и, следовательно, его сплавы имеют высокую степень устойчивости к воздействию большинства минеральных кислот. Он нетоксичен и совместим с биологическими тканями и минералами. Превосходная коррозионная устойчивость и биосовместимость совместно с превосходной прочностью сделали их полезными для химической промышленности и биоматериалов. Ti не является хорошим проводником электротока. Если проводимость Cu принять за 100.0%, то у Ti будет только 3.1%, из этого следует, что он довольно хороший резистор.


Слиток титана

Происхождение названия

Металл получил своё название в честь титанов, персонажей древнегреческой мифологии, детей Геи. Название элементу дал Мартин Клапрот в соответствии со своими взглядами на химическую номенклатуру в противовес французской химической школе, где элемент старались называть по его химическим свойствам. Поскольку немецкий исследователь сам отметил невозможность определения свойств нового элемента только по его оксиду, он подобрал для него имя из мифологии, по аналогии с открытым им ранее ураном.



Классификация групп

Сплавы Ti подразделяют на следующие группы:

  1. Высокопрочные конструкционные — твердые растворы, с оптимальным соотношением прочностных характеристик и пластичности.
  2. Жаропрочные титановые сплавы — твердые растворы с необходимым количеством присадок, обеспечивающих стойкость в зонах с высокими температурами при незначительном снижении пластичности.
  3. ТС на базе химического соединения, способных конкурировать со сплавами Ni в определенном интервале температур.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Происхождение названия
  • 3 Нахождение в природе
  • 4 Месторождения
  • 5 Запасы и добыча
  • 6 Получение
  • 7 Физические свойства 7.1 Изотопы
  • 8 Химические свойства
  • 9 Применение
      9.1 В чистом виде и в виде сплавов
  • 9.2 В виде соединений
  • 9.3 Анализ рынков потребления
  • 9.4 Цены
  • 10 Физиологическое действие
  • 11 Примечания
  • 12 Ссылки
  • Высокопрочные конструкционные ТС

    Высокопрочные сплавы – ВТ-14, ВТ-22, ВТ-23, ВТ-15 (1000.0-1500.0 МПа).

    ВТ-22 – свариваемый ТС с высокими прочностными характеристиками и прокаливаемостью. Он нашел широкое применение при изготовлении отечественных самолетов: Ил-76/ 86/ 96, Ан-72/ 74/124/224/148, Як-42, МиГ-29 и других. Из данного ТС изготовляются крупногабаритные детали для внутреннего силового набора, узлов шасси и сварных узлов, например, траверс и балок тележек основных шасси.

    ВТ- 22И, полученный высокотехнологичным методом изотермического деформирования в условиях сверхпластичности, может обеспечить выпуск тонкостенных деталей сложной конфигурации и гарантирует надежную сварку титановых сплавов. Высокий и стабильный уровень механических свойств достигается однородной мелкозернистой структурой, что снижает трудоемкость мехобработки деталей на 35–40%.


    Трубы из титанового сплава для теплообменников

    Жаропрочные Ti-сплавы

    Жаропрочные титановые сплавы – ВТ3 1, ВТ8-1,ВТ-9, ВТ8М-1, ВТ-18, ВТ-25 (1000.0-1500.0МПа).

    ВТ8-1, ВТ8М-1 — эти марки титановых сплавов отличаются жаропрочностью, стойкостью от трещин и стабильностью при Т 400-550С. Они имеют низкую чувствительность к местным напряжениям и используются для авиационных двигателей, имеющих большой ресурс работы.

    Отечественный сплав ВТ-25 с прочностным показателем до 1150.0 МПа, значительно превосходит зарубежные аналоги, обладает самыми высокими свойствами при Т до 550.0С.

    ВТ-18 обладает самыми прочными свойствами при Т до 600.0С – лучший среди отечественных сплавов, используемых в промышленности.

    Химические сплавы

    Интерметаллические (химические) титановые сплавы основаны на так называемой интерметаллической фазе. Технический интерес представляют TiAl, Ti3Al, Al3Ti и Ti2AlNb. Свойства интерметаллидов находятся между керамикой и металлами. TiAl – жаропрочные титановые сплавы, демонстрируют превосходные свойства, такие как жаропрочность, стойкость к окислению и ползучести, низкую плотность и высокую усталостную прочность. При этом TiAl демонстрирует низкую пластичность. Это необходимо учитывать при проектировании компонентов, и это является основным препятствием для широкого использования во многих приложениях.

    ТС используется для выпуска поковки, заготовки, пластины и листы из TiAl. Также доступны сложные отливки, потому что он применяется для некоторых высокотемпературных компонентов практически чистой формы. TiAl представляет интерес для таких применений, как лопасти реактивного двигателя, колеса компрессора для турбонагнетателей, автомобильных клапанов и другие жаростойких компонентов. Для высокотемпературного применения, требующего небольшого веса, это хорошая альтернатива суперсплавам до 850 C.

    Маркировка титановых сплавов

    Существуют две кристаллографические формы титана, учитывающихся при маркировке:

    • Альфа-титан, в котором атомы расположены в кристаллической решетке;
    • бета-титан, в котором атомы расположены в кристаллической решетке с кубическим телом (BCC).

    Чистый титан существует в форме альфа-фазы при температуре выше 883 C и в форме бета-фазы при температуре ниже 883 C.Температура аллотропического превращения альфа-титана в бета-титан называется температурой бета-трансуса. Легирующие элементы в ТС могут стабилизировать либо альфа-фазу, либо бета-фазу сплава.

    Алюминий (Al), галлий (Ga), азот (N), кислород (O) стабилизируют альфа-фазу.

    Молибден (Mo), ванадий (V), вольфрам (W), тантал (Ta), кремний (Si) стабилизируют вета-фазу.

    Титановые сплавы подразделяются на четыре группы по фазовому составу:

    1. Коммерчески чистые и низколегированные ТС. Он состоит из зерен-фазы и дисперсных сфероидных частиц бета-фазы. Небольшие количества железа, присутствующие в сплавах, стабилизируют бета-фазу и обладает относительно низкой механической прочностью и хорошей коррозионной стойкостью.
    2. Титановые альфа сплавы состоят исключительно из альфа-фазы. Они содержат алюминий в качестве основного легирующего элемента, стабилизирующего альфа-фазу. Они имеют хорошую вязкость разрушения и сопротивление ползучести в сочетании с умеренной механической прочностью, которая сохраняется при повышенных температурах. Такие ТС легко свариваются, но их работоспособность в горячем состоянии оставляет желать лучшего.
    3. Титановые альфа-бета сплавы, содержат 4-6% стабилизаторов вета-фазы, поэтому они состоят из смеси обеих фаз. Сплавы альфа-вета подвергаются термообработке. Они имеют высокую механическую прочность и хорошую горячую форму. Сопротивление ползучести таких ТС ниже, чем у альфа-сплавов.
    4. Титановые бета-сплавы богаты вета-фазой. Они содержат значительное количество вета-фазных стабилизаторов, термически обрабатываемыедо очень высокой прочности и имеют хорошую форму в горячем состоянии. Пластичность и усталостная прочность этих ТС в условиях термообработки низкие.

    Титановые сплавы обозначаются согласно их составам:

    • Ti-5Al-2.5Sn идентифицирует титановый сплав, содержащий 5% алюминия и 2,5% олова.
    • Ti-6Al-4V идентифицирует Ti-сплав, содержащий 6% алюминия и 4% ванадия.

    Параллельно этой системе обозначений существуют и другие системы обозначения титановых сплавов (ASTM, IMI, военная система).

    Особенности термообработки

    Проводится для повышения эксплуатационных качеств. В зависимости от химического состава и назначения сплавы подвергают:

    • отжигу. Является одним из самых распространенных видов термообработки и при образовании гетерофазных структур обеспечивает достаточную прочность. Различают несколько видов отжига:
        рекристаллизационный — температура 520–850 °С. Ее показатели увеличиваются для легирующих элементов. Также на температуру влияет вид полуфабриката — более высокая для прутков, поковок, штамповки и более низкая для листов;
    • с фазовой перекристаллизацией — температура нагрева зависит от сплава и составляет 750–950 °С. Таким образом, снижают твердость, повышают пластичность, добиваются измельчения зерна и устранения структурной неоднородности;
  • закалке и старению. Первое проводят с целью фиксации метастабильных фаз (β, α», α’) при быстром охлаждении. Основными технологическими параметрами этого процесса являются t нагрева, время выдержки и скорость охлаждения, которая должна быть высокой. Для сплавов с преобладанием α-фазы закалка не эффективна. Чтобы полученные при закалке метастабильные фазы распались, производят старение. Оно состоит из нагрева до t ниже ТПП и охлаждения на воздухе;
  • химико-термической обработке. Чтобы повысить антифрикционные свойства, выполняют азотирование и оксидирование. Процессы очень ограниченно применяются в промышленном масштабе. Азотирование в десятки раз увеличивает износостойкость и жаростойкость, но в несколько раз снижает пластичность, относительное удлинение и поперечное сужение. Во время оксидирования, если образуется слой небольшой толщины при не очень высокой температуре окисления, удается добиться повышения износостойкости деталей без существенной потери механических и служебных свойств.
  • Производство титана и его сплавов

    Титан производится с использованием процесса Kroll. Основные стадии включают извлечение, очистку, производство губки, создание сплава, а также формование. В начале выплавки производитель получает титановые концентраты с рудников. Хотя рутил можно использовать в его естественной форме, ильменит обрабатывают для удаления железа, чтобы он содержал не менее 85% диоксида титана. Эти материалы помещаются в реактор с псевдоожиженным слоем вместе с газообразным хлором и углеродом. Материал нагревают до 900 C, и последующая химическая реакция приводит к образованию нечистого тетрахлорида титана (TiCl4) и оксида углерода. Далее различные нежелательные хлориды металлов, которые образуются, должны быть удалены.

    Прореагировавший металл помещается в большие дистилляционные емкости и нагревается. На этом этапе примеси отделяются с помощью фракционной перегонки и осаждения. На этом этапе удаляются хлориды металлов, в том числе железо, ванадий, цирконий, кремний и магний.

    Очищенный тетрахлорид титана переносится в виде жидкости в реакторную емкость из нержавеющей стали. Затем добавляют магний, и контейнер нагревают до температуры около 1100 C. Аргон закачивается в емкость для удаления воздуха и предотвращает загрязнение сплава кислородом или азотом. Магний реагирует с хлором с образованием жидкого хлорида магния. Это оставляет твердое титановое твердое вещество, так как температура плавления титана выше, чем в реакции.

    Твердое титановое вещество удаляют из реактора путем бурения, а затем обрабатывают водой и соляной кислотой для удаления избытка магния. Полученное твердое вещество представляет собой пористый металл, называемый губкой. Чистая титановая губка может быть преобразована в пригодный для использования сплав с помощью дуговой печи с расходуемым электродом. В этот момент губка смешивается с различными добавками сплава. Точное соотношение материала губки к сплаву формулируется в лаборатории до производства. Затем эту массу прессуют в компакты и сваривают вместе, образуя губчатый электрод.

    Губчатый электрод помещают в вакуумно-дуговую печь для плавления. В этом охлаждаемом водой медном контейнере электрическая дуга используется для плавления губчатого электрода с образованием слитка. Весь воздух в контейнере либо удаляется (образуя вакуум), либо атмосфера заполняется аргоном для предотвращения загрязнения.

    После изготовления слитка его вынимают из печи и проверяют на наличие дефектов. Поверхность может быть кондиционирована по требованию заказчика. Затем слиток отправляется покупателю готовой продукции, где он может быть измельчен и изготовлен в различные продукты.


    Производство титана

    История

    Открытие диоксида титана (TiO2) сделали практически одновременно и независимо друг от друга англичанин У. Грегор и немецкий химик М. Г. Клапрот. У. Грегор, исследуя состав магнитного железистого песка (Крид, Корнуолл, Англия, 1791), выделил новую «землю» (оксид) неизвестного металла, которую назвал менакеновой. В 1795 году немецкий химик Клапрот открыл в минерале рутиле новый элемент и назвал его титаном. Спустя два года Клапрот установил, что рутил и менакеновая земля — оксиды одного и того же элемента, за которым и осталось название «титан», предложенное Клапротом. Через 10 лет открытие титана состоялось в третий раз: французский учёный Л. Воклен обнаружил титан в анатазе и доказал, что рутил и анатаз — идентичные оксиды титана.

    Первый образец металлического титана получил в 1825 году швед Й. Я. Берцелиус. Из-за высокой химической активности титана и сложности его очистки чистый образец Ti получили голландцы А. ван Аркел и И. де Бур в 1925 году термическим разложением паров иодида титана TiI4.

    Титан не находил промышленного применения, пока люксембуржец Г. Кролл (англ.)русск. в 1940 году не запатентовал простой магниетермический метод восстановления металлического титана из тетрахлорида; этот метод (процесс Кролла (англ.)русск.) до настоящего времени остаётся одним из основных в промышленном получении титана.

    Область применения

    Титановый сплав, который имеет высокую коррозионную стойкость, высокую удельную прочность и хорошую термостойкость, используется для различных частей космического корабля, включая наружную оболочку топливного бака и крылья. Сочетая легкий вес с высокой прочностью, титан помогает усилить планеры и повысить производительность реактивных двигателей. В случае космического челнока, титан используется для многих критических частей, включая наружные панели топливного бака и детали крыла.

    В самолетах используется большое количество титанового сплава, потому что он легкий и чрезвычайно прочный при высоких температурах. ТС применяется для укрепления каркасной конструкции и способствует техническому прогрессу реактивных двигателей.

    Титановые сплавы применение:

    • Установки для сжиженного природного газа;
    • установки опреснения морской воды;
    • нефтеперерабатывающие заводы;
    • атомные электростанции;
    • автоцистерны для химических реагентов, потому что ТС легок, устойчив к коррозии, и чрезвычайно сильный;
    • теплообменники, которые используются в экстремальных условиях высокой температуры и высокого давления;
    • биомедицинские приложения.

    Огромными преимуществами титана являются его высокое отношение прочности к весу и антикоррозионность. В сочетании с нетоксичным состоянием и способностью эффективно противостоять коррозии от биологических жидкостей титан стал базовым металлом для имплантата в области медицины, со сроком службы более 20 лет.

    Еще одним преимуществом Ti для применения в медицинской отрасли является его неферромагнитное свойство, позволяющее безопасно обследовать больных с применением МРТ и ЯМР.


    Титановый протез сустава

    Характеристика титановых сплавов – Справочник химика 21

    Таблица 12. Характеристика титановых сплавов

        Механические характеристики титановых сплавов в состоянии поставки [c.251]

        Изложены вопросы коррозионно-механической прочности металлов, влияние коррозионных сред на характеристики ползучести. Описаны новые представления о механизме коррозионного растрескивания и связи его с водородным охрупчиванием. Рассмотрены кинетика и механизм влияния водородного охрупчивания в процессе коррозионного растрескивания различных сталей и сплавов. Показана зависимость этих видов разрушения от различных структурных факторов. Приведены сведения о коррозионном растрескивании высокопрочных алюминиевых и титановых сплавов, механизме этих процессов и способах защиты. [c.4]

        Титан и его сплавы используют в возрастающем масштабе в промышленности благодаря преимуществу их специальных характеристик. Такие свойства, как относительно высокая прочность, превосходная общая коррозионная стойкость и плотность, промежуточная между алюминием и сталью, делают титан перспективным конструкционным материалом. Прогресс в производстве титана способствовал получению различных полуфабрикатов из титановых сплавов от проволоки и фольги до крупногабаритных заготовок. Возможно также производство деталей методами литья и порошковой металлургии. Большинство технологических операций на титане совершаются при высоких температурах. Вследствие большой реактивности сплавов титана и тенденции к загрязнению поверхности необходимо соблюдение мер предосторожности при его производстве. Однако реактивность, особенно способность титана растворять собственные окислы, может быть использована в производстве сложных деталей методами диффузионной сварки. 

    [c.413]


        Вышеуказанные положения относятся к усредненной четко выраженной текстуре плит и листового материала и не дают полного описания характеристик микроструктуры. В работе [243] отмечено, что при горячей обработке в области высоких температур в сплаве Т — 6А1 — 4У образуются пластинчатые структуры, в которых группы пластин а-фазы общей ориентации концентрируются в локализованной зоне. Такие структуры без сомнения относятся к структурам с колониями а-фазы, о которых упоминалось выше. Как было показано, такие структуры не оказывают ярко выраженного влияния на КР. Однако осторожность должна быть проявлена в случае изгиба деталей большого сечения с пластинчатой структурой. Возможно, что подобная ситуация может возникать в случае алюминиевых сплавов, в которых высотное направление наиболее опасное. Можно ожидать, что для титановых сплавов важным фактором является боковая протяженность пластин структуры а-фазы, хотя это не было исследовано подробно. Существование таких полос в структуре обусловливает, вероятно, области полосчатости, наблюдаемые на многих поверхностях разрушения (см. рис. 109, а). Если это справедливо, то небольшая боковая протяженность полосчатости указывает, что полосы имеют подобный небольшой боковой размер, поэтому такие структуры могут быть более точно определены как двояковыпуклые, а не пластинчатые. 
    [c.423]

        В последнее время в этих целях начали использоваться легкие и прочные титановые сплавы. Однако решение оптимального соотношения прочностных характеристик, которыми обладают легированные марки титановых сплавов, с максимальной биологической совместимостью (чему полностью соответствует чистый Т1) является одной из важнейших нерешенных проблем. [c.238]

        Более конкретные коррозионные характеристики важнейших коррозионностойких титановых сплавов будут даны в гл. IX. [c.129]

        Из конструкционных металлов титан по своему распространению в природе находится на четвертом месте после железа, алюминия и магния. За последние два — три десятилетия в научно-технической литературе большое внимание уделяется титану и его сплавам — новым конструкционным материалам с исключительно благоприятным для многих условий эксплуатации сочетанием физико-механических свойств [2, 21, 57, 198—201]. Техническое значение титана и сплавов на его основе определяется следующими данными удельный вес титана 4,5 и, таким образом, титан и его сплавы по этой характеристике являются переходными между легкими сплавами на основе магния и алюминия, и сталями. Высокопрочные титановые сплавы имеют удельную прочность (отношение прочности к единице веса), соизмеримую с самыми высокопрочными сталями. 

    [c.239]

        Характеристики окисления некоторых титановых сплавов [8] [c.196]

        При обработке давлением сплавов в 3 области снижается предел прочности и значительно понижаются характеристики пластичности и усталостная прочность. Наиболее полное измельчение литой структуры титановых сплавов обычно достигается при всесторонней деформации с соблюдением температурного режима обработки. [c.245]

        В условиях гидролиза сахара соляной кислотой и вакуум-выпарки гидролизатов явное преимущество по коррозионной стойкости принадлежит сплаву 4201. Как было показано выше, чистый титан в этих условиях подвержен сквозному разрушению. Повышение коррозионной стойкости титана в соляной кислоте при повышенных температурах достигается путем легирования молибденом. Выбранная композиция сплава 4201 (с 30—32% Мо) отвечает оптимальному составу сплава. При более низком содержании молибдена уменьшается коррозионная стойкость, при более высоком—ухудшаются пластические характеристики, хотя коррозионная стойкость значительно повышается. Так, титановый сплав с 20% Мо стоек при кипении в соляной кислоте концентрацией не более 15% [20, 25, 33], в то время как сплав с 30—40% Мо стоек в 20—26% НС1 [18, 20, 21]. Скорость коррозии различных сплавов системы титан — молибден в зависимости от концентрации соляной кислоты приведена на рис. 18.7. [c.427]

        Титан образует сплавы со многими элементами с А1, Мп, 8п, Си, V, Мо. Сплавы титана с алюминием имеют более высокую удельную прочность, жаропрочность и коррозионную стойкость, чем титан, но они менее пластичны. Добавление олова в сплав титана с алюминием повышает прочностные характеристики, причем пластичность их не снижается. Титановый сплав, содержащий 4—5 % Л1 и 2—3 % 5п, сохраняет прочность до 500 С. 

    [c.65]


        Клеевые соединения стали и титанового сплава, выполненные на клее ЫАА Хай-Темп, также обладают хорошими проч-постными характеристиками при температурах до 260— 371°С (табл. 53). [c.89]

        К недостаткам технически чистого титана относятся сравнительно невысокая прочность, которая быстро понижается с ростом температуры, а также склонность к ползучести и пониженная усталостная прочность. Эти недостатки устраняются легированием. Прочностные характеристики сплавов титана не уступают характеристикам сталей. По удельной прочности (на единицу массы) титановые сплавы занимают первое место среди конструкционных металлов, что делает их в ряде случаев незаменимым материалом. 

    [c.9]

        Титановые сплавы независимо от химического состава и механических свойств значительно упрочняются при холодной пластической деформации с соответствующим снижением характеристик пластичности, что вызывает необходимость меж-операционных отжигов. [c.20]

        Завершая рассмотрение особенностей использования характеристик анодных кривых при анализе поведения титановых сплавов, нельзя не упомянуть о том, что для получения истинных значений токов растворения сплава при каком-либо значении потенциала необходимо учитывать и вносить поправку на ток возможного сопряженного электрохимического процесса. Например, для получения истинных значений г кр (см. рис. [c.26]

        Клеи ВК-1, ВК-1М и ВК-1МС используются для создания клеесварных соединений дуралюмина и титановых сплавов (любой сложности), работающих в интервале температур от — 0 до + 150 °С. Характеристики клеев для клеесварных соединений приведены на рис. 1.36 и 1.37, а также в табл. 1.73. 

    [c.96]

        Как показал опыт и специально проведенные исследования на выявление влияния степени насыщения титановых сплавов водородом на механические свойства, по мере увеличения времени нагрева, а следовательно увеличения водорода в титановых сплавах пластические характеристики, в особенности ударная вязкость, у них снижаются (фиг. 164). [c.245]

        Механические свойства кованых прутков из сплава ВТ5 как непосредственно после ковки, так и после отжига при 750° в течение 1 часа в основном находятся на одном уровне и во всех случаях превышают требования технических условий для этого сплава. По ударной же вязкости кованые прутки без термической обработки имеют даже лучшие показатели, чем после применения отжига. Таким образом, эти данные указывают на то, что дополнительная термическая обработка сплава ВТ5 в виде отжига при 750° в течение 1 часа не только не улучшает механических свойств, а по ударной вязкости (являющейся очень важной характеристикой для титановых сплавов) даже их ухудшает. 

    [c.289]

        Сравнивая основные механические характеристики титановых “сплавов с прочностными и пластическими показателями наиболее широко применяемых сталей, можно отметить, что ряд сплавов титана по своим характеристикам не уступает некоторым легированным сталям. Кроме того, при применении конструкционных материалов в ряде сл5П1аев важное значение имеет не только предел прочности материала, но и его удельная прочность, т. е. отношение предела прочности к плотности материала а /р. Таким образом, при пределе прочности в интервале 60—120 даН/мм удельная прочность тита новых сплавов при прочих равных условиях в 1,8 раз выше, чем стали. [c.242]

        Практически все аппараты давления иэготавливаюа ся сваркой отдельных элементов меццу собой. При этом сварно шов является зоной, где все физико-механические свойства металла резко отличаются от свойств основного металла. Степень отличия определяется видом сварки и технологией ее проведения, а также форкой сварного шва. Снижение прочностных характеристик сварного шва учитывается введением соответствующих поправочных коэффициентов. При оценке статической прочности конструкции допускаемые напряжения должны быть снижены пропорционально коэффициенту прочности свар-но7 о шва у. Для стальных конструкций р 0,6…1,0. Для конструкций из алюминиевых, медных и титановых сплавов значения 

    [c.18]

        Во-вторых, предшествующая деформация основного материала может повлиять на определение характеристик КР. Поскольку большинство полуфабрикатов из титановых сплавов поставляются в отожженном или закаленно-состаренном состояниях, вероятно, наиболее общие виды холодного наклепа могут приводить к напряжениям, возникающим в процессе изготовления конструкции. Влияние холодного наклепа на характеристики КР не было ши роко изучено. В работе [100] показано, что величины Ки и Кшх> для титана Т1-70 А зависят от предварительного наклепа. Согласно данным табл. 2 величина Кгкр вначале снижается с ростом степени наклепа, а затем возрастает. В а-сплавах Т1—5 А1—2,5 5п и Т1—5 5п—5 2г холодный наклеп, по-видимому, незначительно увеличивает 1кр [100]. Фактически данные по влиянию холодного наклепа на характеристики КР других титановых сплавов отсутствуют. Единственный результат, полученный на сплаве И—7 А1— 2,5 Мо, показывает, что холодный наклеп увеличивает /С р [ЮО]. 

    [c.320]

        При сравнении эксплуатационных характеристик при использовании сплавов на основе железа, алюминия и титана очевидна недостаточность таких данных для титановых сплавов. Это объясняется, во-первых, тем, что использование титановых сплавов началось сравнительно недавно, во-вторых, нсЕШТорые данные, полученные на военных конструкциях, составляют секретную информацию. Следует отметить различия в поведении алюминия и титановых сплавов в водных растворах, которые, вероятно, являются общими и для других сред. Алюминиевые силавы проявляют КР при очень низких величинах К- При этом часто трудно определить величину Л хкр [230]. Для титановых сплавов сравнительно легко определить пороговую величину Кгкр и установить, развивается процесс КР или нет. Кроме того, скорости роста трещин в титановых сплавах обычно более высокие (10 см/с). Таким образом, в противоположность алюминиевым сплавам коррозионное растрескивание титановых сплавов легче предотвратить, чем уменьшить скорости роста трещин. В алюминиевых сплавах последнее достигается перестариванием [230]. Доступные эксплуатационные данные для титановых сплавов указывают на отсутствие проблем КР для большинства случаев применений немногие, скорее впечатляющие, исключения были даны в тексте. Можно надеяться, что этот обзор, суммирующий известные особенности КР, создаст основу для распознания и устранения потенциальных проблем КР в будущем. [c.414]

        Наблюдаемое влияние состава сплава ВТ14 на величину установившегося потенциала при одинаковых коэффициентах перегрузки можно, по-видимому, объяснить тем, что пассивная пленка содержит атомы легирующего компонента, влияющего на ее защитные свойства. Алюминий – основной легирующий элемент титановых сплавов повышая прочность, сопротивления сплавов ползучести, а также их упругие характеристики й не уменьшая резко пластичности и вязкости, он снижает коррозионную стойкость титана, особенно при неравномерном распределении в объеме металла. [c.75]

        Как показано выше (см. рис. 23, 27, 31 и 34), величина и характер изменения электродного потенциала в процессе коррозионной усталости железа, сталей, алюминиевых и титановых сплавов, а также изменение токов коррозии существенно зависят от амплитуды циклических напря-х(ений и отражают определенным образом состояние приповерхностного слоя испытываемого объекта. Так как электрохимические характеристики металла чувствительны к состоянию его поверхности, электрохимический анализ можно эффективно использовать для изучения начальной стадии коррозионно-механического разрушения металлов. [c.85]

        Автор совместно с О.С.Калаханом исследовал электрохимические характеристики циклически деформируемых в растворах хлоридов образцов из титановых сплавов ВТБ и ВТ14 при постоянной зачистке поверхности различными материалами. Элементы зачистки в виде брусков прижимались к поверхности вращающегося образца при давлении 5 МПа. Образец вращался с частотой 50 Гц, что соответствует линейной скорости разрушения оксидной пленки 0,485 м/с и времени взаимодействия постоянно обновляемой поверхности с коррозионной средой 3,3 10 с. Элект-тродный потенциал свежеобразованной поверхности сплава ВТ14, получен- [c.156]

        Рассмотрены различные типы коррозионностойких титановых сплавов. Приведена подробная коррозионно-электрохимическая характеристика этих сплавов. Показаны области применения титановых сплавов и обосновано большое значение этого нового конструкционного коррозионностойкого материаладля развития современной техники. [c.208]

        За это время для аэрокосмической индустрии был разработан целый ряд высокопрочных и относительно легких материалов, в том числе алюминиевые и титановые сплавы, специальные стали (маргепситно-стареюшие) и композиционные материалы на основе стеклянных и угольных волокон, а также ароматических полиамидов (кевлара — разновидности нейлона). Типичные характеристики некоторых материалов приведены в табл. 1.7. [c.11]

        Основные хара1сгеристики автоклавов. Основные технические характеристики автоклавов производства института Гиредмет приведены в табл. 14.53. Корпус автоклавов изготовлен из титанового сплава с повышенными термомеханическими характеристиками все металлические детали имеют антикоррозийное покрытие. Предохранительный клапан обладает повышенной пропускной способностью. Автоклавы эксплуатируются в комплексе с электронагревательными модулями, обеспечивающими одновременный нагрев до девяти автоклавов в интервале заданных температур (максимальная [c.866]

        Прочностные характеристики определяются главным образом зна-5ением пределов прочности и текучести, а пластичность материала — относительным удлинением и сужением, а также ударной вязкостью. Исходя из условий работы клапанных пластин в ступенях среднего и высокого давления газовых компрессоров титановый сплав должен иметь следующие основные характеристики  [c.243]

        Структура сплава ВТ15 относится к стабильной Р-фазе, а сплав ВТ5 имеет структуру стабильной а-фазы. Эрозионную стойкость сплавов с двухфазной структурой (а + Р) изучали на сплаве ВТ6. Сплавы со структурой р-фазы на практике применяют реже, чем сплавы с двухфазной структурой (а + Р) или сплавы с си-фазой. Титановые сплавы такого типа применяют в судостроении, а также в химической и авиационной промышленности. Механические характеристики этих сплавов приведены в табл. 99. [c.250]

        По возрастанию своей катодной эффективности их можно расположить примерно в такой ряд Си, Ш, Мо, N1, Не, Ки, Рс1, Pt, приближенно отражащий возрастание величины водородного перенапряжения на этих металлах и увеличение угла наклона катодной кривой на диаграмме (рис. 39). Видно, что даже при постоянной анодной характеристике титана или титанового сплава увеличение присадки катодного металла или его эффективности может приводить к самопассивации сплава. [c.129]

        Представлены данные о коррозионной стойкости узлов и деталей оборудования из титана и его сплавов в промышленных агрессивных средах, и специфических видах коррозии оборудования (питтинговой, щелевой и др.) и способах борьбы с ними. Даны характеристика отечественных титановых сплавов, применяемых в химическом аппаратостроении, особенности их обработки и сварки. [c.2]

        Бесспорно, пк —полезная характеристика устойчивости сплавов титана, но прежде всего именно в условиях воздействия анодных токов. Это относится, например, к рекомендациям по использованию титана в электрохимических производствах, в гальванотехнике, при электрохимической размерной обработке, для анодов при катодной защите и т. п. Пробой анодной пленки и развитие питтинговой коррозии на титане в растворах хлоридов средней концентрации практически могут наблюдаться в результате воздействия внешнего анодного тока, при наложении которого достигаются любые положительные потенциалы. По этой причине безрезультатны были попытки использовать титан в качестве нерастворимого анода для катодной защиты морских сооружений [18] или в электрохимических производствах [363]. Вследствие высокой плотности анодного тока титановый анод активировался ионами хлора и подвергался сильной питтинговой коррозии. Необходимо также учитывать опасность пробивания анодной пленки ионами галогенов при осуществлении анодной защиты титана в кислых средах, содержащих эти ионы. В этом случае необходимы строгий контроль потенциала защищаемой конструкции и автоматическое его регулирование с целью поддержания потенциалов в безопасной области. [c.136]

        Растворителем для олигомеров служит диметилформамид. Отверждение клеев проводят при 315 °С и давлении 0,1 МПа в течение 3 ч. Разрушающее напряжение при сдвиге клеевых соединений титановых сплавов в случа использования клея на основе олигомера ННбОО составляет 19,6 МПа при комнатной температуре, 18,2 МПа при 220 °С и 14 МПа при 260 °С. После старения при 230 °С в течение 1000 ч клеевые соединения сохраняют 50 /о исходной прочности. Выдержка клеевых соединений во влажной атмосфере (100%-ная относительная влажность) в течение 30 сут вызывает снижение прочности на 20%. Повышение молекулярной массы олигомера приводит к существенному повышению прочности клеевых соединений титановых сплавов разрушающее напряжение при сдвиге составляет 25,2 МПа при 20 °С и 18,2 МПа при 260 °С. Выдержка во влажной среде (90 /о-ная относительная влажность) в течение 30 сут не снижает прочностных характеристик клеевых соединений. Использование в качестве основы клеев олигомера НК650 позволяет повысить разрушающее напряжение при сдвиге клеевых соединений при комнатной температуре до 28 МПа с сохранением термостойкости. [c.88]

        По свойствам клеев на основе этих полимеров в литературе имеются весьма ограниченные сведения. Исходя из этих данных, можно сделать выводы, что они способны кратковременно работать при температурах до 535°С (2, с. 264). Однако, учитывая тот факт, что по термической стойкости полибензтиазолы и, полибез-оксазолы подобны полибензимидазолам, можно предположить, что при длительном воздействии температур 260—360°С прочность клеевых соединений будет сравнима с прочностью клеевых соединений на полибензимидазольных клеях. Некоторые данные по прочностным характеристикам клеевых соединений титанового сплава на полибензтиазолах и полибензоксазолах приведены в табл. П1.6. [c.104]

        Воздуховоды круглого сечения диаметрами 140, 180, 225, 355 и 560 мм применяют исключительно для систем аспирации. Длина отдельных звеньев воздуховодов составляет 2—2,5 м и регламентируется условиям тран- спортировапия и размерами листового металла. Материал для изготовления воздуховодов выбирают в зависимости от характеристики перемещаемой среды в соответствии со СНиП I—Г.5—62. Воздуховоды и фасонные части к ним изготавливают из малоуглеродистой кровельной и тонколистовой неоцинкованной и оцинкованной сталей, нержавеющей стали, алюминия, титановых сплавов, ставинила (плакированная сталь, покрытая с одной стороны пластмассовыми пленками, нечувствительными к воздействию тех или иных агрессивных сред). Кроме того, воздуховоды могут быть изготовлены из винипласта, бетона, шлакобетона, железобетона, асбоцемента, огнестойкой фанеры, керамики, стеклоткани и стеклопластика, а также из полиэтиленовой пленки. Нержавеющую сталь, титановые сплавы, алюминий, ре- [c.174]

        Изменение механических и других характеристик полиимидов помимо сополиконденсации достигается введением в них специфических групп, например концевых норборненовых групп [41]. Характерной особенностью таких полиимидов являются удовлетворительные адгезионные характеристики при склеивании металлов (например, титановых сплавов). [c.248]

        Хромирование в ультразвуковом поле. Ультразвуковое поле создает интенсивное перемешивание электролита в прикатодном слое, и его влияние на режим хромирования и характеристики процесса близки к влиянию особо интенсивного потока электролита. Наряду с перемешиванием при ультразвуковом поле в результате микрокавитационных явлений возникает значительное механическое воздействие на поверхность деталей, с помощью которого удаляются загрязнения и разрушаютсч разного рода окисные пленки на поверхности деталей. Такое очищающее действие ультразвука позволяет использовать его для хромирования алюминиевых и титановых сплавов, которые из-за окис- [c.25]

        Проблема создания огнеупорных клеев может быть решена путем применения композиций, в состав которых входят алюмохромфосфатные связующие в сочетании с двуокисью циркония [15]. Огнеупорность таких композиций составляет от 1500 до 2000 °С в зависимости от состава и количества вводимого связующего. Однако для композиций характерны значительные усадки при 600 °С и выше, что затрудняет их использование. Кроме того, коэффициент линейного термического расширения композиций можно регулировать в ограниченных пределах, изменяя соотношение компонентов. Указанные недостатки можно устранить, используя двуокись циркония в сочетании с некоторыми металлическими порошками. Состав и основные характеристики алюмохромфосфатных связующих, используемых для этих целей, приведены в табл. 7. Для получения клеев в связующие наряду с двуокисью циркония вводили порошкообразные титановый сплав, железо, никель и хром в количестве 40 объемн. % (в расчете на двуокись циркония). Для получения колмпозиций с высокими свойствами в них следует вводить связующее в количестве 50% от объема порошковой части. [c.114]


    НИИ стали принял участие в конференции по применению нового титанового сплава

    22.03.2017


    В конце февраля руководители и ведущие специалисты ОАО «НИИ стали» приняли участие в практической конференции «Применение титанового сплава VST-2 в качестве конструкционного и броневого материала в изделиях предприятий ВПК РФ», организованной по инициативе ПАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА». Участникам конференции продемонстрировали натурные испытания защитных структур из нового титанового сплава, а также уникальные производственные и технологические возможности Корпорации ВСМПО-АВИСМА.

    Конференция вызвала живой интерес у многих разработчиков военной техники (ВТ), поскольку новый сплав открывает большие перспективы по расширению применения титана. Титан как конструкционный и броневой материал давно привлекал разработчиков военной техники за его высокие прочностные характеристики и малый вес. Однако широкое применение титана в военной технике сдерживалось его дефицитностью и высокой стоимостью.

    Разработанный ВСМПО-АВИСМА новый высокопрочный экономнолегированный титановый сплав VST-2 существенно дешевле серийных высокопрочных титановых сплавов. Это позволяет рассчитывать на расширение применения титана в ВТ и средствах индивидуальной бронезащиты (СИБ), об этом и шла речь на конференции.

    Специалисты НИИ стали давно увидели в новом материале большие потенциальные возможности, и уже много лет сотрудничают с ВСМПО-АВИСМА, участвуя в оптимизации его характеристик. Выступая на конференции, представитель НИИ стали к.т.н. Аркадий Львович Гавзе – ведущий научный сотрудник – специалист по применению титановых сплавов в конструкции и защите военных гусеничных машин, выражая мнение института, подчеркнул: «Нет сомнений в необходимости скорейшего внедрения этого материала в ВТ и СИБ. Однако надо четко понимать, что путь нового материала на военную технику сложен, тернист, требует проведения большого количества разносторонних испытаний и оценок. Это должны помнить и разработчики инновационного материала, и конструкторы боевых машин. Только при скоординированных действиях новый материал можно будет увидеть на перспективных образцах военной техники и новых СИБ».

    Кстати: Еще в конце 60-х годов на БМД-1 из титановых сплавов изготавливались многие тяжело нагруженные детали ходовой части. Использование титана на этой десантной машине позволило снизить ее массу почти на 300 кг. На БМД-2 экономия массы за счет применения титановых деталей возросла до 420 кг. Отработку титановых деталей тогда проводил НИИ стали вместе с главными конструкторами этих машин.

    В СИБ впервые в СССР титан применили в 1971 году. Разработанный в НИИ стали бронежилет ЖЗТ-71 стал первым массовым бронежилетом, поставляемым в МВД СССР. В этом бронежилете пластины высокопрочного титанового сплава ОТ4-1 обеспечивали защиту от пуль пистолета ТТ со свинцовым сердечником, а модификация жилета ЖЗТ-71У – от ружейных пуль 12 калибра. Применялся титановый сплав и в серийных армейских бронежилетах 6Б3Т и его модификациях, и в некоторых моделях бронежилетов серии 6Б5, и в бронешлемах высокого уровня защиты «Алтын», и 6Б6-3 для ФСБ, и «Рысь-Т» и «Урал» для МВД РФ (разработчик – ОАО «НИИ стали»).

    Фотографии

    Высокопрочные конструкционные титановые сплавы. Краткая характеристика.

    См. статья Крохиной (под руководством Ночовной)

    1. Нормативно техническая документация, регламентирующая уровень свойств высокопрочных титановых сплавов (вт6, вт14, вт16, вт22, вт23)

    ГОСТ 19807−91 Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки

    ГОСТ 22178−76 Листы из титана и титановых сплавов. ТУ

    ГОСТ 23755−79 Плиты из титана и титановых сплавов. ТУ

    ГОСТ 26492−85 Прутки катаные из титана и титановых сплавов. ТУ

    ОСТ1 90107−73 Прутки кованые из титановых сплавов.

    ОСТ1 90173−75 Прутки катаные из титановых сплавов.

    ОСТІ 90266−86 Прутки катаные крупногабаритные из титановых сплавов. ТУ

    ОСТ1 90006−86 Заготовки из титановых сплавов для изготовления лопаток.

    ОСТ1 92062−90 Прутки катаные из титановых сплавов. ТУ

    ОСТ1 90013−81 Сплавы титановые. Марки

    ОCT1 90201−75 Прутки шлифованные и механически калиброванные из титановых сплавов

    ОСТ 1 90202−75 Прутки горячекатаные из сплава марки ВТ16

    1. Современные высокопрочные алюминиевые сплавы и их значение для авиастроения.

    В-1480 и В-1481

    Сплавы предназначены для замены базовых сплавов В95оч и 1163 для обшивки и элементов силового набора перспективных изделий авиационной техники

    (повышение весовой эффективности до 15%)

    Сплавы отличаются повышенной чистотой, суммарное содержание (Fe + Si) ≤ 0,08%

    Свариваемые сплавы В-1480 и В-1481 пониженной плотности характеризуются повышенной удельной прочностью, коррозионной стойкостью, повышенными характеристиками малоцикловой усталости и вязкости разрушения и рассматриваются в качестве альтернативы сплавам 1163-Т и В95о.ч.-Т2. Рекомендуется применять полуфабрикаты из этих сплавов в конструкции фюзеляжа и крыла самолета.

    В-95

    Предел прочности этих сплавов достигает 550-700 МПа, но при меньшейплотности чем у дюралюмина. Представителем высокопрочных алюминевых сплавов является В95. При увеличении содержания Mg и Zn прочность сплавов повышается, а их пластичность и коррозионная стойкость понижается. Добавки марганца и хромо улутшают коррозионную стойкость. Сплавы закаливают от 460-470 (с охлаждением в холодной или горячей воде)и подвергают искусственному старению при 135-145 16 ч. По сравнению с Д обладают большой чувствительностью к концентрантам напряжений и пониженной коррозионной стойкостью под напряжением. И них меньше, чем у Д предел выносливости и вязкости разрушения. Профили из сплавов В95 значительно прочнее листов. Сплавы обладают хорошей пластичностью в горячем состоянии и сравнительно легко деформируется в холодном состоянии после отжига. Листы сплава планируют сплавом Al для повышения коррозионной стойкости. Хорошо обрабатывается резанием и сваривается точечной сваркой, его применяют в самолетостроении для нагруженных конструкций, работающих длительное время при Т<=100…120.

    Особопрочный современный сплав В96ц-3пч на основе системы Al-Zn-Mg-Cu-Zr (1965-1), разработанный в ВИАМ для длинномерных авиационных катаных и прессованных полуфабрикатов, предназначен для замены высокопрочного сплава В95 оч/пч, превосходя последний на 20% по пределу прочности, на 40% по пределу текучести, существенно по удельным характеристикам прочности (sВ/d достигает23 км), что позволяет повысить весовую эффективность конструкции на 10–20% [1].

    Сплав В96ц-3пч является высоколегированным сплавом (сумма главных компонентов Zn, Mg, Cu может достигнуть 12,5% по массе), он не прост при освоении полуфабрикатов в металлургическом производстве, начиная от отливки и гомогенизации крупногабаритных плоских слитков и заканчивая новыми многоступенчатыми режимами искусственного старения полуфабрикатов.

    В91 (1913)

    Применяется: для производства листов, прессованных профилей и штамповок; деталей авиационной техники, в том числе для гидросамолетов и экранопланов; строительных конструкций.

    1915

    Сплав 1915, сплав 1925 – является среднелегированным термически упрочняемым, свариваемым сплавом системы Al – Zn – Mg и при определенных условиях может успешно применяться в конструкциях вместо свариваемого сплава АМг6, который уступает сплаву 1915 по прочностным характеристикам, особенно по пределу текучести. Сплав обладает хорошей устойчивостью против коррозии. 1925 применяется в виде профилей и труб для изготовления различных несварных конструкций в строительстве, машиностроении. Сплав обладает удовлетворительной коррозионной стойкостью, более высокой, чем сплав Д1. Сплавы 1915 и 1925 хорошо деформируются в горячем и холодном состояниях. Температурный интервал горячей деформации находится в пределах 350-480 ° C. К важным достоинствам этих сплавов является возможность прессования профилей и труб с высокими скоростями истечения до 15-30 м/мин. Это выше допустимых при прессовании сплавов Д1, Амг6 в 5-10 раз. Сплавы 1915 и 1925 являются самозакаливаемыми, т.е. их прочностные характеристики мало зависят от вида закалочной среды (вода, воздух). В результате этого прессования профили с толщиной полки до 10 мм можно не подвергать закалке, т.к. охлаждение их после прессования на воздухе дает почти такую же структуру и такие же свойства, что и закалка в воде после нагрева в закалочных печах. Указанные сплавы упрочняются в процессе старения, как при комнатной, так и при повышенных температурах. Режим упрочняющей термообработки – закалка 450 + 10 ° C в воде и естественное старение не менее 30 суток или искусственное старение по режимам 100 ° C, 242+160 ° C 10 ч.

    Широко применяют деформируемые алюминиевые сплавы, не упрочняемые термической обработкой. К ним относятся сплавы систем Аl – Mg (АМг) и Аl – Мn(АМц). В сплавах АМц содержится 1 – 1,6% марганца. В сплавах АМг содержится 2 – 6 % магния. Содержание Mg обозначено в марке сплава, например АМгб (6 % Mg). Эта группа сплавов обладает прекрасными технологическими свойствами. Они хорошо

    Высокопрочные алюминиевые сплавы на основе системы Аl — Zn — Mg — Си (В95 и др.) обладают высокой прочностью и пониженной пластичностью.

    В настоящее время получены новые высокопрочные сплавы, где впервые в мировой практике вместо марганца и хрома был введен цирконий, что позволило улучшить прокаливаемость и повысить пластичность высокопрочных сплавов. Среди сплавов с цирконием самый прочный сплав на основе алюминия—В96Ц-1.

    Применение титановых сплавов


    Титан широко распространен на земле. После Al, Fe и Mg он занимает четвертое место из присутствующих металлов в земной коре и является девятым элементом по распространенности на Земле. Титановые сплавы (ТС) обладают уникальным спектром свойств, благодаря сочетанию высокой прочности и жесткости, ударной вязкости и аникоррозионности, что обеспечивает широкий спектр применения для работы в средах, как с низкими, так и высокими температурами, позволяя снизить вес аэрокосмических конструкций и узлов крупногабаритной техники.

    Общая характеристика свойств титана и его сплавов

    Атомный вес Ti составляет 47.88. Он является упруго жестким, около 115 ГПа модуля Юнга, прочным, легким, устойчивым к коррозионным процессам. Ti и титановые сплавы обладают пределом прочности на разрыв в диапазоне 210-1380 МПа, что приближается к пределу прочности, характерному для многих сложных сталей.

    Он имеет чрезвычайно низкую плотность примерно 60.0% от плотности Fe. Его можно упрочнить путем легирования растворенным веществом. Ti немагнитен и обладает отличными теплообменными способностями. Одним из его важных свойств титановых сплавов — высокая Т плавления – 1725.0 C, то есть почти на 200 C больше, чем у стали, и на 1000 C – чем у Al.

    Ti пассивирован, и, следовательно, его сплавы имеют высокую степень устойчивости к воздействию большинства минеральных кислот. Он нетоксичен и совместим с биологическими тканями и минералами. Превосходная коррозионная устойчивость и биосовместимость совместно с превосходной прочностью сделали их полезными для химической промышленности и биоматериалов. Ti не является хорошим проводником электротока. Если проводимость Cu принять за 100.0%, то у Ti будет только 3.1%, из этого следует, что он довольно хороший резистор.


    Слиток титана

    Литье титана

    Во время нагрева до температуры плавления титан активно реагирует с компонентами воздуха.

    Чтобы этого не происходило, воздух в печах откачивали, создавали вакуум. Остатки воздуха стали вытеснять инертными газами: смесью аргона и гелия. На промышленных литейных установках остаточное давление инертных газов колеблется от 1,33 до 0,13 Па.

    Разработано несколько технологий:

    В вакуумной камере металл расплавляют, разливают по формам. Охлаждают до температуры, когда металл теряет химическую активность, образует кристаллическую структуру.

    Метод вакуумного литья (МВЛ) по выплавляемым моделям заключается в использовании выплавляемых или выжигаемых форм. На поверхности модели создают огнеупорную оболочку. Отливки получаются максимально приближенной формы.

    Технология оболочечного литья предусматривает использование тонкостенных разъемных форм. Их устанавливают на разогретую модельную плиту, чтобы покрыть термоактивной смолой. Заливка производится вертикально и горизонтально.

    Специально разрабатывается температурный режим остывания отливок. Предусмотрено равномерное структурирование по всему объему, чтобы в литье не возникали внутренние напряжения.

    Классификация групп

    Сплавы Ti подразделяют на следующие группы:

    1. Высокопрочные конструкционные — твердые растворы, с оптимальным соотношением прочностных характеристик и пластичности.
    2. Жаропрочные титановые сплавы — твердые растворы с необходимым количеством присадок, обеспечивающих стойкость в зонах с высокими температурами при незначительном снижении пластичности.
    3. ТС на базе химического соединения, способных конкурировать со сплавами Ni в определенном интервале температур.

    Высокопрочные конструкционные ТС

    Высокопрочные сплавы – ВТ-14, ВТ-22, ВТ-23, ВТ-15 (1000.0-1500.0 МПа).

    ВТ-22 – свариваемый ТС с высокими прочностными характеристиками и прокаливаемостью. Он нашел широкое применение при изготовлении отечественных самолетов: Ил-76/ 86/ 96, Ан-72/ 74/124/224/148, Як-42, МиГ-29 и других. Из данного ТС изготовляются крупногабаритные детали для внутреннего силового набора, узлов шасси и сварных узлов, например, траверс и балок тележек основных шасси.

    ВТ- 22И, полученный высокотехнологичным методом изотермического деформирования в условиях сверхпластичности, может обеспечить выпуск тонкостенных деталей сложной конфигурации и гарантирует надежную сварку титановых сплавов. Высокий и стабильный уровень механических свойств достигается однородной мелкозернистой структурой, что снижает трудоемкость мехобработки деталей на 35–40%.


    Трубы из титанового сплава для теплообменников

    Жаропрочные Ti-сплавы

    Жаропрочные титановые сплавы – ВТ3 1, ВТ8-1,ВТ-9, ВТ8М-1, ВТ-18, ВТ-25 (1000.0-1500.0МПа).

    ВТ8-1, ВТ8М-1 — эти марки титановых сплавов отличаются жаропрочностью, стойкостью от трещин и стабильностью при Т 400-550С. Они имеют низкую чувствительность к местным напряжениям и используются для авиационных двигателей, имеющих большой ресурс работы.

    Отечественный сплав ВТ-25 с прочностным показателем до 1150.0 МПа, значительно превосходит зарубежные аналоги, обладает самыми высокими свойствами при Т до 550.0С.

    ВТ-18 обладает самыми прочными свойствами при Т до 600.0С – лучший среди отечественных сплавов, используемых в промышленности.

    Химические сплавы

    Интерметаллические (химические) титановые сплавы основаны на так называемой интерметаллической фазе. Технический интерес представляют TiAl, Ti3Al, Al3Ti и Ti2AlNb. Свойства интерметаллидов находятся между керамикой и металлами. TiAl – жаропрочные титановые сплавы, демонстрируют превосходные свойства, такие как жаропрочность, стойкость к окислению и ползучести, низкую плотность и высокую усталостную прочность. При этом TiAl демонстрирует низкую пластичность. Это необходимо учитывать при проектировании компонентов, и это является основным препятствием для широкого использования во многих приложениях.

    ТС используется для выпуска поковки, заготовки, пластины и листы из TiAl. Также доступны сложные отливки, потому что он применяется для некоторых высокотемпературных компонентов практически чистой формы. TiAl представляет интерес для таких применений, как лопасти реактивного двигателя, колеса компрессора для турбонагнетателей, автомобильных клапанов и другие жаростойких компонентов. Для высокотемпературного применения, требующего небольшого веса, это хорошая альтернатива суперсплавам до 850 C.

    Плотность титановых сплавов и другие характеристики

    Поскольку по составу титановые сплавы представляют собой сочетание карбида титана и стальных связок, то они проявляют свойства, промежуточные между свойствами составляющих компонентов. Промежуточное положение занимают такие свойства сплавов, как плотность, коэффициент линейного расширения, прочность, электропроводность. Твердые титановые сплавы благодаря наличию стальной связки в составе материалов сохраняют магнитные свойства сталей.

    Безвольфрамовые сплавы характеризуются довольно высокой механической прочностью, которая при сжатии возрастает с увеличением содержания тугоплавкой составляющей и уменьшением количества стальной связки, а при сжатии закаленных образцов превышает эти же значения для отожженных образцов, что связано с упрочнением стальной связки Прочность при изгибе увеличивается с ростом содержания стали в составе сплавов.

    Основные физико-механические свойства, в том числе и плотность, титановых сплавов в сравнении со свойствами стандартных наиболее распространенных сплавов ВК8, Т15К6 и Т5К10 приведены в табл. 16.

    Для повышения износостойкости безвольфрамовых сплавов рекомендуется проводить азотирование после их закалки в атмосфере диссоциированного аммиака при температуре 500…600 °С. Глубина азотированного слоя может составлять 0,075…0,10 мм. Азотирование увеличивает твердость материалов на 5… 6 единиц по HRC и их износостойкость.

    Новые маловольфрамовые металлокерамические твердые сплавы на основе карбида и нитрида титана условно названы сплавами типа Т.

    В сплавах Т отсутствует кобальт, а вольфрама в 4 – 7 раз меньше, чем в сплавах типа ВК и ТК. Плотность новых сплавов составляет 7,8… 8,8 г/см3, пористость – 1,0…1,5 %, предел прочности при изгибе различных модификаций сплавов равен 900… 1400 МПа, твердость HRA 86,5… 91,0.

    Отличительной особенностью сплава типа Т является стабильность его механических свойств.

    Твердые сплавы типа ТП имеют твердость HRA 89… 90 и ?из = 500… 2700 МПа. Они подразделяются на две группы: содержащие в связке железо и не содержащие. Сплавы первой группы, несмотря на высокие механические свойства, очень быстро изнашиваются при обработке стали даже на низких скоростях. Очевидно, наличие железа в связке из-за химического сродства со сталью делает сплавы непригодными для обработки стали резанием.

    Маркировка титановых сплавов

    Существуют две кристаллографические формы титана, учитывающихся при маркировке:

    • Альфа-титан, в котором атомы расположены в кристаллической решетке;
    • бета-титан, в котором атомы расположены в кристаллической решетке с кубическим телом (BCC).

    Чистый титан существует в форме альфа-фазы при температуре выше 883 C и в форме бета-фазы при температуре ниже 883 C.Температура аллотропического превращения альфа-титана в бета-титан называется температурой бета-трансуса. Легирующие элементы в ТС могут стабилизировать либо альфа-фазу, либо бета-фазу сплава.

    Алюминий (Al), галлий (Ga), азот (N), кислород (O) стабилизируют альфа-фазу.

    Молибден (Mo), ванадий (V), вольфрам (W), тантал (Ta), кремний (Si) стабилизируют вета-фазу.

    Титановые сплавы подразделяются на четыре группы по фазовому составу:

    1. Коммерчески чистые и низколегированные ТС. Он состоит из зерен-фазы и дисперсных сфероидных частиц бета-фазы. Небольшие количества железа, присутствующие в сплавах, стабилизируют бета-фазу и обладает относительно низкой механической прочностью и хорошей коррозионной стойкостью.
    2. Титановые альфа сплавы состоят исключительно из альфа-фазы. Они содержат алюминий в качестве основного легирующего элемента, стабилизирующего альфа-фазу. Они имеют хорошую вязкость разрушения и сопротивление ползучести в сочетании с умеренной механической прочностью, которая сохраняется при повышенных температурах. Такие ТС легко свариваются, но их работоспособность в горячем состоянии оставляет желать лучшего.
    3. Титановые альфа-бета сплавы, содержат 4-6% стабилизаторов вета-фазы, поэтому они состоят из смеси обеих фаз. Сплавы альфа-вета подвергаются термообработке. Они имеют высокую механическую прочность и хорошую горячую форму. Сопротивление ползучести таких ТС ниже, чем у альфа-сплавов.
    4. Титановые бета-сплавы богаты вета-фазой. Они содержат значительное количество вета-фазных стабилизаторов, термически обрабатываемыедо очень высокой прочности и имеют хорошую форму в горячем состоянии. Пластичность и усталостная прочность этих ТС в условиях термообработки низкие.

    Титановые сплавы обозначаются согласно их составам:

    • Ti-5Al-2.5Sn идентифицирует титановый сплав, содержащий 5% алюминия и 2,5% олова.
    • Ti-6Al-4V идентифицирует Ti-сплав, содержащий 6% алюминия и 4% ванадия.

    Параллельно этой системе обозначений существуют и другие системы обозначения титановых сплавов (ASTM, IMI, военная система).

    Виды титановых сплавов

    Классификация титановых сплавов ведется по достаточно большому количеству признаков. Все сплавы можно разделить на несколько основных групп:

    • Высокопрочные и конструкционные – прочные титановые сплавы, которые обладают также достаточно высокой пластичностью. За счет этого они могут применяться при изготовлении деталей, на которые оказывается переменная нагрузка.
    • Жаропрочные с низкой плотностью применяются как более дешевая альтернатива жаропрочным никелевым сплавам с учетом определенного температурного интервала. Прочность подобного титанового сплава может варьироваться в достаточно большом диапазоне, что зависит от конкретного химического состава.
    • Титановые сплавы на основе химического соединения представляют жаропрочную структуру с низкой плотностью. За счет существенного снижения плотности вес также снижается, а жаропрочность позволяет использовать материал при изготовлении летательных аппаратов. Кроме этого с подобной маркой связывают также высокую пластичность.

    Разновидности титановых сплавов

    МаркаTiАlVМоZrSiFeONCОст
    ВТ1-00осн.0,080,150,10,040,050,1
    ВТ1-0осн.0,10,30,200,10,3
    ВТ1-2осн.0,151,50,30,150,10,3
    ВТЗ-1осн.5,5-7,02,0-3,00,50,15-0,400,2-0,70,150,050,10,3
    ОТ4осн.3,5-5.00,30,120,30,150,050,10,3
    ОТ4-0осн.0,4-1,40,30,120,30,150,050,10,3
    ОТ4-1осн.1,5-2,50,30,120,30,150,050,10,3
    ВТ5осн.4,5-6,21,20,80,30,120,30,20,050,10,3
    ВТ5-1осн.4.3-6,010,30,120,30,150,050,10,3
    ВТ6осн.5,3-6,83,5-5,30,30,10,60,20,050,10,3
    ВТ6Сосн.5,3-6,53,5-4,50,30,150,250,150,040,10,3
    ВТ8осн.5,8-7,02,8-3,80,50,20-0,400,30,150,050,10,3
    ВТ9осн.5,8-7,02,8-3,81,0-2,00,20-0,350,250,150,050,10,3
    ВТ14осн.3,5-6,30,9-1,92,5-3,800,20,30,20,10,10,3
    ВТ15осн.2,3-3,66,8-80,150,30,120,050,10,3
    ВТ16осн.1,8-3,84-54,5-5,50,30,150,250,150,050,10,3
    ВТ18осн.7,2-8,20,2-110-120,05-0,180,150,140,050,10,3
    ВТ20осн.5,5-7,00,8-2,50,5-2,01,5-2,50,150,250,150,050,10,3
    ВТ22осн.4,4-5,74,0-5,54,0-5,50,30,150,5-1,50,180,050,10,3
    ВТ23осн.4-6,34-51,5-2,50,30,150,4-0,10,150,050,10,3
    ПТ3Восн.3,5-5,01,2-2,50,30,120,250,150,040,10,3
    ПТ-1Мосн.0,2-0,70,30,10,20,120,040,070,3
    ПТ-7Мосн.1,8-2,52,0-3,00,120,250,150,040,10,3

    Маркировка титановых сплавов проводится по определенным правилам, которые позволяют определить концентрацию всех элементов. Рассмотрим некоторые из наиболее распространенных разновидностей титановых сплавов подробнее.

    Рассматривая наиболее распространенные марки титановых сплавов, следует обратить внимание ВТ1-00 и ВТ1-0. Они относятся к классу технических титанов. В состав данного титанового сплава входит достаточно большое количество различных примесей, которые определяют снижение прочности. Однако за счет снижения прочности существенно повышается пластичность. Высокая технологическая пластичность определяет то, что технический титан можно получить даже при производстве фольги.

    Очень часто рассматриваемый состав сплава подвергается нагартовке. За счет этого повышается прочность, но существенно снижается пластичность. Многие специалисты считают, что рассматриваемый метод обработки нельзя назвать лучшим, так как он не оказывает комплексного благоприятного воздействия на основные свойства материала.

    Сплав ВТ5 довольно распространен, характеризуется применением в качестве легирующего элемента исключительно алюминия. Важно отметить, что именно алюминий считается самым распространенным легирующим элементом в титановых сплавах. Это связано с нижеприведенными моментами:

    • Применение алюминия позволяет существенно повысить модули упругости.
    • Алюминий также позволяет повысить значение жаропрочности.
    • Подобный металл один из самых распространенных в своем роде, за счет чего существенно снижается стоимость получаемого материала.
    • Снижается показатель водородной хрупкости.
    • Плотность алюминия ниже плотности титана, за счет чего введение рассматриваемого легирующего вещества позволяет существенно повысить удельную прочность.

    В горячем состоянии ВТ5 хорошо куется, прокатывается и штампуется. Именно поэтому его довольно часто применяют для получения поковки, проката или штамповки. Подобная структура может выдержать воздействие не более 400 градусов Цельсия.

    Титановый сплав ВТ22 может иметь самую различную структуру, что зависит от химического состава. К эксплуатационным особенностям материала можно отнести следующие моменты:

    • Высокая технологическая пластичность при обработке давлением в горячем состоянии.
    • Применяется для изготовления прутков, труб, плиты, штамповок, профиля.
    • Для сваривания могут использоваться все наиболее распространенные методы.
    • Важным моментом является то, что после завершения процесса сварки рекомендуется проводить отжиг, за счет чего существенно повышаются механические свойства получаемого шва.

    Существенно повысить эксплуатационные качества титанового сплава ВТ22 можно путем применения сложной технологии отжига. Она предусматривает нагрев до высокой температуры и выдержки в течение нескольких часов, после чего проводится поэтапное охлаждение в печи также с выдержкой в течение длительного периода. После качественного проведения отжига сплав подойдет для изготовления высоконагруженных деталей и конструкций, которые могут нагреваться до температуры более 350 градусов Цельсия. Примером можно назвать элементы фюзеляжа, крыла, детали системы управления или крепления.

    Титановый сплав ВТ6 сегодня получил самое широкое распространение за рубежом. Назначение подобного титанового сплава заключается в изготовлении баллонов, которые могут работать под большим давлением. Кроме этого, согласно результатам проведенных исследований, в 50% случаев в авиакосмической промышленности применяется титановый сплав, который по своим эксплуатационным качествам и составу соответствует ВТ6. Стандарт ГОСТ сегодня практически не применяется за рубежом для обозначения титановых и многих других сплавов, что следует учитывать. Для обозначения применяется своя уникальная маркировка.

    ВТ6 обладает исключительными эксплуатационными качествами по причине того, что в состав добавляется также ванадий. Этот легирующий элемент характеризуется тем, что повышает не только прочность, но и пластичность.

    Данный сплав хорошо деформируется в горячем состоянии, что также можно назвать положительным качеством. При его применении получают трубы, различные профили, плиты, листы, штамповки и многие другие заготовки. Для сваривания можно применять все современные методы, что также существенно расширяет область применения рассматриваемого титанового сплава. Для повышения эксплуатационных качеств также проводится термическая обработка, к примеру, отжиг или закалка. На протяжении длительного времени отжиг проводился при температуре не выше 800 градусов Цельсия, однако результаты проведенных исследований указывают на то, что есть смысл в повышении показателя до 950 градусов Цельсия. Двойной отжиг зачастую проводится для повышения сопротивления коррозионному воздействию.

    Также большое распространение получил сплав ВТ8. В сравнении с предыдущим он обладает более высокими прочностными и жаропрочными качествами. Достигнуть уникальных эксплуатационных качеств смогли за счет добавления в состав большого количества алюминия и кремния. Стоит учитывать, что максимальная температура, при которой может эксплуатироваться данный титановый сплав около 480 градусов Цельсия. Разновидностью этого состава можно назвать ВТ8-1. Его основными эксплуатационными качествами назовем нижеприведенные моменты:

    • Высокая термическая стабильность.
    • Низкая вероятность образования трещин в структуре за счет обеспечения прочных связей.
    • Технологичность при проведении различных процедур обработки, к примеру, холодной штамповки.
    • Высокая пластичность вместе с повышенной прочностью.

    Для существенно повышения эксплуатационных качеств довольно часто проводится двойной изотермический отжиг. В большинстве случаев данный титановый сплав применяется при производстве поковок, прудков, различных плит, штамповок и других заготовок. Однако стоит учитывать, что особенности состава не позволяют проводить сварочные работы.

    Производство титана и его сплавов

    Титан производится с использованием процесса Kroll. Основные стадии включают извлечение, очистку, производство губки, создание сплава, а также формование. В начале выплавки производитель получает титановые концентраты с рудников. Хотя рутил можно использовать в его естественной форме, ильменит обрабатывают для удаления железа, чтобы он содержал не менее 85% диоксида титана. Эти материалы помещаются в реактор с псевдоожиженным слоем вместе с газообразным хлором и углеродом. Материал нагревают до 900 C, и последующая химическая реакция приводит к образованию нечистого тетрахлорида титана (TiCl4) и оксида углерода. Далее различные нежелательные хлориды металлов, которые образуются, должны быть удалены.

    Прореагировавший металл помещается в большие дистилляционные емкости и нагревается. На этом этапе примеси отделяются с помощью фракционной перегонки и осаждения. На этом этапе удаляются хлориды металлов, в том числе железо, ванадий, цирконий, кремний и магний.

    Очищенный тетрахлорид титана переносится в виде жидкости в реакторную емкость из нержавеющей стали. Затем добавляют магний, и контейнер нагревают до температуры около 1100 C. Аргон закачивается в емкость для удаления воздуха и предотвращает загрязнение сплава кислородом или азотом. Магний реагирует с хлором с образованием жидкого хлорида магния. Это оставляет твердое титановое твердое вещество, так как температура плавления титана выше, чем в реакции.

    Твердое титановое вещество удаляют из реактора путем бурения, а затем обрабатывают водой и соляной кислотой для удаления избытка магния. Полученное твердое вещество представляет собой пористый металл, называемый губкой. Чистая титановая губка может быть преобразована в пригодный для использования сплав с помощью дуговой печи с расходуемым электродом. В этот момент губка смешивается с различными добавками сплава. Точное соотношение материала губки к сплаву формулируется в лаборатории до производства. Затем эту массу прессуют в компакты и сваривают вместе, образуя губчатый электрод.

    Губчатый электрод помещают в вакуумно-дуговую печь для плавления. В этом охлаждаемом водой медном контейнере электрическая дуга используется для плавления губчатого электрода с образованием слитка. Весь воздух в контейнере либо удаляется (образуя вакуум), либо атмосфера заполняется аргоном для предотвращения загрязнения.

    После изготовления слитка его вынимают из печи и проверяют на наличие дефектов. Поверхность может быть кондиционирована по требованию заказчика. Затем слиток отправляется покупателю готовой продукции, где он может быть измельчен и изготовлен в различные продукты.


    Производство титана

    Термообработка титановых сплавов

    Для повышения эксплуатационных качеств проводится термическая термообработка титановых сплавов. Данный процесс существенно усложняется по причине того, что перестроение кристаллической решетки поверхностного слоя проходит при температуре выше 500 градусов Цельсия. Для плавов марки ВТ5 и ВТ6-С довольно часто проводят отжиг. Время выдержки может существенно отличаться, что зависит от толщины заготовки и других линейных размеров.

    Детали, изготавливаемые из ВТ14, на момент применения должны выдерживать температуру до 400 градусов Цельсия. Именно поэтому термическая обработка предусматривает закалку с последующим старением. При этом закалка требует нагрева среды до температуры около 900 градусов Цельсия, в то время как старение предусматривает воздействие среды с температурой 500 градусов Цельсия на протяжении более 12-и часов.

    Индукционные методы нагрева позволяют проводить самые различные процессы термической обработки. Примером можно назвать отжиг, старение, нормализацию и так далее. Конкретные режимы термической обработки выбираются в зависимости от того, какие нужно достигнуть эксплуатационные характеристики.

    Область применения

    Титановый сплав, который имеет высокую коррозионную стойкость, высокую удельную прочность и хорошую термостойкость, используется для различных частей космического корабля, включая наружную оболочку топливного бака и крылья. Сочетая легкий вес с высокой прочностью, титан помогает усилить планеры и повысить производительность реактивных двигателей. В случае космического челнока, титан используется для многих критических частей, включая наружные панели топливного бака и детали крыла.

    В самолетах используется большое количество титанового сплава, потому что он легкий и чрезвычайно прочный при высоких температурах. ТС применяется для укрепления каркасной конструкции и способствует техническому прогрессу реактивных двигателей.

    Титановые сплавы применение:

    • Установки для сжиженного природного газа;
    • установки опреснения морской воды;
    • нефтеперерабатывающие заводы;
    • атомные электростанции;
    • автоцистерны для химических реагентов, потому что ТС легок, устойчив к коррозии, и чрезвычайно сильный;
    • теплообменники, которые используются в экстремальных условиях высокой температуры и высокого давления;
    • биомедицинские приложения.

    Огромными преимуществами титана являются его высокое отношение прочности к весу и антикоррозионность. В сочетании с нетоксичным состоянием и способностью эффективно противостоять коррозии от биологических жидкостей титан стал базовым металлом для имплантата в области медицины, со сроком службы более 20 лет.

    Еще одним преимуществом Ti для применения в медицинской отрасли является его неферромагнитное свойство, позволяющее безопасно обследовать больных с применением МРТ и ЯМР.


    Титановый протез сустава

    Ильин А.А., Колачёв Б.А., Полькин И.С. Титановые сплавы. Состав, структура, свойства

    М.: ВИЛС – МАТИ, 2009. – 520 с.
    Ил
    .123. Табл
    .136. Список лит.: 284 назв. Тираж: 1000 экз.

    Справочник.
    Книга представляет собой дополненное и уточненное издание справочника «Титановые сплавы разных стран», выпущенного ВИЛСом в 2000 г. В отличие от предыдущей книги, которая посвящена деформированным полуфабрикатам, в настоящем издании описаны также состав, структура и свойства литейных сплавов и сплавов на основе интерметаллидов. Для большинства сплавов приводятся механические свойства при комнатной температуре. Исключение составляют жаропрочные сплавы и сплавы для криогенной техники: для первых указаны не только кратковременные механические свойства при повышенных температурах, но и характеристики жаропрочности; для вторых – свойства при пониженных и криогенных температурах.

    The book is an enlarged and revised edition of reference book «Titanium Alloys Produced in Various Countries)) issued at VILS in 2000. In contrast to the previous book, which contained information and data pertaining to wrought semiproducts, the present edition describes also composition, structure and properties of casting alloys and intermetallics-based alloys. For the most part of the alloys mechanical properties at room temperature are presented. The exception is high-temperature alloys and cryogenic alloys: for the former not only short-time high-temperature mechanical properties, but also high-temperature strength properties are shown and for the latter low-temperatures and cryogenic properties are shown.
    The reference book is intended for engineering and technical personnel and researchers working at enterprises, design offices, research and designing institutes incorporated in metallurgy, mechanical engineering and other industries, as well as for students and postgraduate students.

    Общая характеристика титановых сплавов
    Производство титана
    Общие сведения.
    Классификация титановых сплавов
    Деформируемые титановые сплавы разных стран
    Сопоставление химического и фазового состава титановых сплавов разных стран
    Общая характеристика деформируемых титановых сплавов
    Литейные титановые сплавы
    Алюминиды титана и сплавы на их основе
    Термическая обработка титановых сплавов.
    Деформируемые и литейные сплавы
    Сплавы на основе алюминидов титана
    Кратковременные механические свойства конструкционных титановых сплавов
    Механические свойства деформируемых титановых сплавов.
    Механические свойства деформируемых титановых сплавов при криогенных температурах
    Сопоставление деформируемых титановых сплавов по механическим свойствам
    Механические свойства литейных сплавов
    Механические свойства алюминидов титана и сплавов на их основе при комнатной температуре
    Сопротивление усталостном у разрушению титана и его сплавов
    Общие сведения
    Многоциюювая усталость титановых сплавов разных классов
    Сопоставление титановых сплавов по сопротивлению многоцикловой усталости
    Малоцикловая усталость титана и его сплавов
    Скорость роста усталостных трещин
    Вязкость разрушения титановых сплавов
    Общие сведения
    Вязкость разрушения титановых сплавов разных классов
    Сопоставление титановых сплавов по вязкости разрушения
    Жаропрочность титановых сплавов
    Общие сведения
    Деформируемые титановые сплавы
    Сопоставление деформируемых титановых сплавов по характеристикам жаропрочности
    Литейные титановые сплавы
    Алюминиды титана и сплавы на их основе
    Связь механических свойств титановых сплавов с типом и параметрами структуры
    Деформируемые титановые сплавы
    Литейные титановые сплавы
    Сплавы на основе алюминидов Ti3Al и Ti2NbAl
    Сплавы на основе алюминида TiAl.

    Информация о титане – Центр обработки титана

    Титан считается одним из самых прочных металлов. Его прочность, термостойкость, водо- и солестойкость, а также малый вес делают его идеальным металлом для различных применений. Эти приложения варьируются от ювелирных изделий и зубных имплантатов до самолетов и кораблей. Чистый титан прочен и устойчив к коррозии. Титановые сплавы сохраняют ту же прочность и коррозионную стойкость, но приобретают большую гибкость и ковкость металла, с которым они сочетаются.Таким образом, титановые сплавы имеют больше применений, чем чистый титан. Существует шесть марок чистого титана (марки 1,2,3,4,7 и 11) и 4 разновидности титановых сплавов. Титановые сплавы обычно содержат следы алюминия, молибдена, ванадия, ниобия, тантала, циркония, марганца, железа, хрома, кобальта, никеля и меди.

    Четыре марки или разновидности титановых сплавов: Ti 6AL-4V, Ti 6AL ELI, Ti 3Al 2,5 и Ti 5Al-2,5Sn.

    Ti 6Al-4V (класс 5)

    Ti-6AL-4V является наиболее часто используемым титановым сплавом.Поэтому его обычно называют «рабочей лошадкой» из титанового сплава. Считается, что он используется в половине использования титана во всем мире.

    Эти желательные свойства делают Ti-6AL-4V популярным выбором в нескольких отраслях, включая медицинскую, морскую, аэрокосмическую и химическую промышленность. Ti 6AL-4V обычно используется для изготовления:

    • Техника воздушных судов
    • Компоненты двигателя
    • Структурные компоненты
    • Aerospace Centerers
    • Высокопроизводительные части
    • Морские приложения
    • Спортивное оборудование

    Ti 60029

    Ti 60029

    Ti 6al- 4V ELI (Класс 23)

    Ti 6 AL-4V ELI обычно называют хирургическим титаном из-за его использования в хирургии.Это более чистая версия титанового сплава марки 5 (Ti 6AL-4V). Его можно легко формовать и разрезать на небольшие нити, катушки и проволоки.

    Обладает той же прочностью и высокой коррозионной стойкостью, что и Ti 6AL-4V. Он также легкий и очень устойчив к повреждениям другими сплавами. Его использование очень желательно в медицине и стоматологии для использования в сложных хирургических процедурах не только из-за этих свойств, но и из-за уникальных хирургических свойств, которыми обладает Ti 6AL-4V ELI.Он обладает превосходной биосовместимостью, благодаря чему его легко прививать и прикреплять к кости, при этом он принимается человеческим организмом. Некоторые из более распространенных хирургических процедур Ti 6al-4V Eli используются в включении:

    • Ортопедические булавки и винты
    • Ортопедические кабели
    • Клипы Ligature
    • Хирургические скобы
    • Springs
    • Ортодонтические приборы
    • в совместных заменах
    • Криогенные сосуды
    • Костные фиксаторы

    Ti 3Al 2.5 (Класс 12)

    Ti 3 AI 2.5 — титановый сплав с лучшей свариваемостью. Он также прочен при высоких температурах, как и другие титановые сплавы. Этот титановый сплав марки 12 уникален тем, что он обладает характеристиками нержавеющей стали (одного из других прочных металлов), например, он тяжелее других титановых сплавов.

    Ti 3 Al 2.5 чаще всего используется в обрабатывающей промышленности, особенно в оборудовании. Он обладает высокой устойчивостью к коррозии и может формироваться под действием тепла или холода.

  • Гидрометаллургия
  • Химическое производство при повышенных температурах
  • Морские и авиационные компоненты
  • )

    Ti 5Al-2.5Sn представляет собой нетермообрабатываемый сплав, обеспечивающий хорошую свариваемость и стабильность. Он также обладает высокой температурной стабильностью, высокой прочностью и хорошей коррозионной стойкостью.Он обладает уникально высоким сопротивлением ползучести (пластическая деформация в течение длительных периодов времени, обычно вызванная экстремальными температурами). Ti 5Al-25.Sn в основном используется в самолетах и ​​планерах.

    Титан в целом является очень прочным и прочным металлом. В чистом виде он имеет множество применений. Его сплавы добавляют большую пластичность и гибкость и без того прочному металлу, открывая двери для многих других применений. Каждый титановый сплав имеет одинаковую прочность и коррозионную стойкость. Они различаются по гибкости, что делает конкретный сплав идеальным для конкретных отраслей и областей применения.В Центре обработки титана вы можете найти большой выбор марок как чистого титана, так и сплавов титана для вашего проекта. Позвоните нам сегодня, чтобы запланировать заказ или задать вопрос.

    Коррозионные свойства титана и титановых сплавов

  • Schmitt-Thomas KG (1982) Methodik der Schadensanalyse. Семинар VDI TU München, 26./27. апрель

    Google ученый

  • Хоар Т.П. (1966) Стоимость коррозии.Правительственный комитет по коррозии, Лондон

    Google ученый

  • Heitz E (1980) Durch Korrosion gehen jedes Jahr Milliarden-Werte verloren. Frankfurter Allgemeine Zeitung, выпуск 20 ноября

    Google ученый

  • Kaesche H (1990) Коррозия металла. Springer, Берлин Гейдельберг Нью-Йорк, ISBN 3-540-51569-0

    Google ученый

  • Справочник по металлам (1987 г.), том 13: Коррозия.ASM International, ISBN 0-87170-007-7

    Google ученый

  • Келли Э.Дж. (1982) Электрохимическое поведение титана. В: Bockris JOM, Conway BE, White RE (eds) Modern Aspects of Electrochemistry, vol 14. Plenum Press, New York London, pp 319–424

    CrossRef Google ученый

  • Pourbaix M (1963) Atlas d’équilibres électrochimiques. Gautier – Villars & Co Editeur, Париж

    Google ученый

  • Тонашов Н.Д., Альтовский Р.М. (1963) Влияние платины, меди и железа на коррозию и пассивность титана в 15-процентной соляной кислоте.Corrosion-NACE, том 19, стр. 127–221

    Google ученый

  • Бомбергер Х.Б. (1984) Факторы, влияющие на коррозионные свойства титана. Proc Third Conf «Промышленное применение титана и циркония», ASTM STP 830. ASTM, West Conshohocken, стр. 143–158

    CrossRef Google ученый

  • Ежегодный сборник стандартов ASTM (2000 г.). Том 03.02: Износ и эрозия; Коррозия металла.ASTM, Западный Коншохокен

    Google ученый

  • Elsener B (1983) Moderne elektrochemische Methoden der Korrosionsprüfung. Чимия 37(5):153–159

    CAS Google ученый

  • Schmidt R (1994) Werkstoffverhalten in biologischen Systemen. VDI Verlag, Дюссельдорф, ISBN 3-18-401194-4

    Google ученый

  • Zwicker U (1974) Titan und Titanlegierungen.Springer, Берлин Гейдельберг Нью-Йорк, ISBN 3-540-05233

    Google ученый

  • Wirz J, Schmidli F, Steinemann S, and Wall R (1987) Aufbrennlegierungen im Spaltkorro-sionstest. Швейцария. Монацшр. Занмедизин 97:5

    Google ученый

  • Steinemann SG (1994) Коррозия сплавов имплантатов. В: Buchhorn GH, Willert HG (eds) Технические принципы, дизайн и безопасность суставных имплантатов.Hogrefe & Huber Publishers, Сиэтл, Торонто, Берн, Геттинген, ISBN 0-88937-090-7, стр. 168–177

    Google ученый

  • Watanabe T, Shindo T, Naito H (1988) Влияние содержания железа на потенциал пробоя титана в растворах NaCl. Протокол 6-й Всемирной конференции по титану, Франция, стр. 1735–1740

    Google ученый

  • Миккей П. и Миттон Д.Б. (1985) Электрохимическое исследование локализованной коррозии титана в хлоридных средах.Corrosion-NACE, Том 41, № 1, стр. 52–62

    CrossRef Google ученый

  • Рахмель А., Швенк В. (1977) Korrosion und Korrosionsschutz von Stählen. Verlag Chemie, Вайнхайм, Нью-Йорк, ISBN 3-527-25683-0

    Google ученый

  • Китаема С., Йошиахи С., Осияма М. (1990) Разработка новых титановых сплавов, устойчивых к щелевой коррозии. The Sumitomo Search № 41, стр. 23–31

    Google ученый

  • Simpson JP (1986) Электрохимическое поведение титана и титановых сплавов в отношении их использования в качестве материалов для хирургических имплантатов.В: Christel P, Meunier A, Lee AJC (eds) Biological and Biomechanical Performance of Biomaterials. Elsevier, Амстердам, стр. 63–68

    Google ученый

  • Fraker AC, Ruff AW, Sunfg P, Van Orden AC, Speck KM (1983) Подготовка поверхности и коррозионное поведение титановых сплавов для хирургических имплантатов. В: Лаки Х.А., Кубли Ф. (ред.) Титановые сплавы в хирургических имплантатах. ASTM STP 796, ASTM, West Conshohocken, стр. 206–219

    CrossRef Google ученый

  • Yu SY, Scully JR (1997) Коррозия и пассивность Ti-13%Nb-13%Zr по сравнению с другими сплавами биомедицинских имплантатов.Коррозия 53(12):965–976

    CrossRef КАС Google ученый

  • Schenk R, MacDougall J (2001) (будет опубликовано)

    Google ученый

  • Rätzer H-J и Buhl H (1984) Репассивация титана и титановых сплавов. В: Титановая наука и технология. Протокол Пятой международной конференции по титану, том 4, Мюнхен

    Google ученый

  • TIMET Titanium Metals Corporation (1997) Коррозионная стойкость титана.Брошюра производителя TIMET

    Google ученый

  • Пикок Д.К. и Грауманн Дж.С. (1998) Стойкость титановых сплавов к щелевой и поднаплавочной коррозии в высокоагрессивных средах: Материалы и коррозия 49,61–68

    CrossRef КАС Google ученый

  • Griess JC (1986) Щелевая коррозия титана в водных растворах солей. Коррозия-NACE, Том 24, № 4

    Google ученый

  • Dees DD (1984) Щелевая коррозия высокопрочного титана в насыщенном соляном растворе.В: Промышленное применение титана и циркония. Proc Third Conf, ASTM STP 830. ASTM West Conshohocken, стр. 133–142

    CrossRef Google ученый

  • Кобаяши М., Арая Ю., Фудзияма С., Сунаяма Ю., Уно Х. (1980) Исследование щелевой коррозии титана. Conf Proc: Titanium ‘80, том 4, Киото, Япония, 19–22 мая, стр. 2613–2621

    Google ученый

  • Willert HG, Brobäck LG, Buchhorn GH, Jensen PH, Köster G, Lang I, Ochsner P, Schenk R (1996) Щелевая коррозия цементированных ножек из титанового сплава при полной замене тазобедренного сустава.Clin Orthop Rel Res 333:51–75

    Google ученый

  • Hallam PJB, Compson J, Shahgaldi BF, Heatley FW, Cobb JP (1999) Коррозия титановых тазобедренных имплантатов. 1. Predictable Patterns in Aseptic Loosening, J Bone Joint Surg [BR], 81-B:SUPP III, стр. 319

    Google ученый

  • Steinemann SG (1980) Коррозия хирургических имплантатов – испытания in vivo и in vitro .В: Winter GD, Leray JL, de Groot K (eds) Оценка биоматериалов. John Wiley & Sons, Нью-Йорк, стр. 1–34

    Google ученый

  • Кроле Дж. Л. и Дефрану Дж. Л. (1973) Расчет временной инкубации кавернозной коррозии неокисляемой кислоты. Corr Sci 13:575–585

    CrossRef КАС Google ученый

  • Границы | Методы модификации поверхности титана и его сплавов для функциональной оптимизации их биомедицинских свойств: тематический обзор

    Введение

    По мере развития медицинских технологий было установлено, что имплантация биоматериалов в организм человека является отличным способом лечения некоторых ортопедических и стоматологических заболеваний (Lausmaa et al., 1990; Охтуки и др., 1999). Обычно используемыми металлическими биоматериалами являются титан (Ti) и его сплавы (Wang et al., 2009; Guo et al., 2013; Jemat et al., 2015; Hafeez et al., 2019), нержавеющая сталь 316L (Singh et al. ., 2018) и сплавы на основе кобальта (Wang et al., 2014). Помимо этого, сплавы с памятью формы, такие как магний (Mg) (Kirkland et al., 2010), NiTi (Bansiddhi et al., 2008; Wang et al., 2016, Wang et al., 2018; Liu et al., 2020a , b) и тантал (Ta) также являются потенциальными кандидатами для биомедицинских применений (Balla et al., 2010). Впервые Ti был обнаружен в 1790-х годах (Chouirfa et al., 2019). В настоящее время благодаря высокой удельной прочности, высокой коррозионной стойкости и отличной биосовместимости (Jemat et al., 2015; Niinomi et al., 2016; Shi et al., 2017; Rabadia et al., 2018, 2019; Ran et al. ., 2018; Hafeez et al., 2020; Wang L. et al., 2020), титан и его сплавы нашли широкое применение в биомедицинской сфере (Wang et al., 2017), среди которых сплав Ti-6Al-4V приложения составляют более 50% (Hu et al., 2012; Дин и др., 2016; Чжан и др., 2017). Несмотря на свои полезные свойства (Matter and Burch, 1990), титан и его сплавы считаются инертными металлами и не могут должным образом стимулировать пролиферацию остеобластов и костных клеток (Zhu et al., 2016; Xiao et al., 2017; Souza et al. ., 2019). Кроме того, большинство отказов вызвано инфекциями, связанными с имплантатами, поэтому многие исследования были сосредоточены на улучшении антибактериальной способности титановых имплантатов (Yousefi et al., 2017; Ding et al., 2019; Лю и др., 2019; Ван и др., 2020). Открытый титановый сплав не может сопротивляться износу, вызванному относительным движением между имплантатом и костью, а внешнее воздействие и погружение в жидкости тела вызовут исчезновение пассивной пленки на поверхности титанового сплава, что приведет к снижению его коррозионных характеристик ( Чжан и Чен, 2019 г.). Вышеуказанные проблемы могут быть решены за счет улучшения поверхностных свойств титана и его сплавов. Поэтому для улучшения биологической функции, износостойкости и коррозионной стойкости имплантатов использовались различные методы модификации поверхности.В последнее десятилетие покрытия использовались во множестве приложений для модификации поверхности имплантатов и, в некоторых случаях, для создания новых поверхностей с исключительными свойствами, которые сильно отличаются от непокрытых материалов (Zhong, 1999, 2001; Wang et al., 2015; Ван и др., 2017; Гу и др., 2019). Кроме того, многие исследования доказали, что методы модификации поверхности могут свести к минимуму адгезию бактерий к субстрату имплантата. Они также могут ингибировать образование биопленки и обеспечивать эффективное удаление бактерий, тем самым улучшая характеристики имплантированных биоматериалов (Asri et al., 2017; Авад и др., 2017; Ан и др., 2018 г.; Чжан и др., 2020).

    Этот обзор тематически посвящен технологиям модификации поверхности, таким как плазменное напыление, плазменно-иммерсионная ионная имплантация (PIII), плазменно-иммерсионная ионная имплантация и осаждение (PIII&D), физическое осаждение из паровой фазы (PVD), химическое осаждение из паровой фазы (CVD), золь-гель, и методы микродугового оксидирования (МАО). Эти методы делятся на две основные части: методы физической модификации и методы химической модификации. В химических методах поверхность погружается в химически активные растворы, в то время как в физических методах поверхность подвергается воздействию высокоэнергетических зарядов или других физических частиц, таких как пламя, плазма и т. д.Некоторые технологии могут включать несколько физических и химических процессов. Таким образом, невозможно строго разделить физические и химические методы. Классификация в основном зависит от основной идеи каждой технологии. Кроме того, в этой статье обобщаются остеогенные и антибактериальные свойства, достигнутые с помощью технологий обработки поверхности материалов для имплантатов на основе титана, с этих двух аспектов, и дается всесторонний призыв к совершенствованию методов обработки поверхности для производства современных материалов для имплантатов с улучшенными свойствами.На рис. 1 показаны все методы обработки поверхности вместе с их плюсами и минусами.

    Рисунок 1. Методы обработки поверхности с их преимуществами, недостатками и применением (Vahabzadeh et al., 2015; Wang et al., 2015; Asri et al., 2017; Azari et al., 2019; Chouirfa et al. , 2019; Каур и Сингх, 2019; Соуза и др., 2019; Тангавел и др., 2019; Юн и др., 2019; Ся и др., 2020).

    Физическая модификация

    Основная идея метода физической модификации сплавов на основе титана заключается в обработке и изменении ультраструктуры поверхности, и эти методы включают технологию плазменного напыления, PIII, PIII&D и PVD.Метод физической модификации относительно дешев, а способ и механизм приготовления просты. Соответственно сила сцепления покрытия слабая, а при изготовлении сложных образцов ее несколько недостаточно. В табл. 1 приведено сравнение основных результатов различных физических методов.

    Таблица 1. Основные результаты применения физических методов на титане и его сплавах.

    Технология плазменного напыления

    Технология плазменного напыления — это технология термического напыления с использованием плазменной дуги в качестве источника тепла, которая широко используется для формирования покрытий с превосходными физическими, химическими и механическими свойствами (Karthikeyan et al., 1997; Shaw et al., 2000), особенно в области биомедицины. Как показано на рисунке 2, в этом методе участвуют многие параметры, которые потенциально могут влиять на микроструктуру и свойства покрытий, среди них пористость является наиболее значимым фактором, определяющим качество покрытия.

    Рис. 2. Связанные параметры и важные переменные плазменного напыления. Воспроизведено из Zhu et al. (2020) с разрешения.

    Покрытие

    Hydroxyapatite (HA) используется для улучшения остеокондуктивности и усиления остеоинтеграции.Котян и др. (2017) проанализировали получение HA-покрытий на Ti и Ti-6Al-4V в различных плазменных средах. Они доказали, что атмосфера оказывает существенное влияние на состав, кристалличность и образование микротрещин имплантатов, покрытых ГА. Для получения качественных покрытий исследователям необходимо контролировать температуру плазмообразующего газа для уменьшения микротрещин. Кроме того, наибольшую степень кристалличности показала атмосфера с газами аргон и азот. Кроме того, по словам Лю Ю.-С. и другие. (2020), новый метод индуцированного паром порообразующего атмосферно-плазменного напыления (VIPF-APS) обладает большим потенциалом для получения биоактивного пористого покрытия ГК, которое усиливает прикрепление и дифференцировку остеобластов. Помимо технологии плазменного напыления, рассматривались и другие стратегии улучшения общих характеристик покрытия. Тем временем Ebrahimi et al. предложили новое двухслойное покрытие HA/Al 2 O 3 -SiO 2 . (2018), по сравнению с монослойной ГК, он имеет улучшенное поведение клеток и биосовместимость.Вахабзаде и др. (2015) и Cao et al. (2019) добавили Sr (Mg и Sr) в покрытие HA. На рисунке 3 видно образование стероидов в покрытии Sr-HA, что указывает на то, что регенерация кости покрытия Sr-HA ускоряется по сравнению с имплантатами с покрытием Ti и HA без покрытия. Что касается (Mg, Sr)-ГА, то на пятые сутки видимая клеточная адгезия свидетельствует о его хорошей биосовместимости на поверхности покрытия, а также он показал высокую прочность сцепления. В другом исследовании MgO, Ag 2 O и градиент HA смешивали для улучшения биологических и антибактериальных свойств (Ke et al., 2019). Этот новый метод улучшает остеоинтеграцию и снижает вероятность отказа из-за расшатывания или инфекции. Кроме того, Otsuka et al. (2016) пояснили, что из-за ускорения растворения на границе раздела сокращается срок расслаивания покрытия ГК, погруженного в имитируемую жидкость организма (SBF). Следовательно, следует учитывать расслаивание при экстракорпоральном кровообращении, чтобы продлить срок службы покрытий ГК.

    Рис. 3. Оценка стабильности и формирования новой кости покрытия из ГА, напыленного плазмой.Воспроизведено из Vahabzadeh et al. (2015) с разрешения.

    Исследователи исследовали композитные покрытия в течение десяти лет, пытаясь улучшить трибологические свойства имплантатов, Ganapathy et al. (2015) получили Al 2 O 3 −40 мас.%8 YSZ на биомедицинском сплаве Ti-6Al-4V, используемом для компонентов протезов тотальных суставов посредством плазменного напыления. Другой метод, в сочетании с взаимным влиянием керамики и металлических материалов, был исследован Veerachamy et al.(2018). Согласно их исследованиям, Al 2 O 3 +13 мас.% TiO 2 /-YSZ BL можно считать подходящим покрытием для Ti-6Al–4V из-за его высокой антибактериальной активности и превосходной совместимости с клетками. Кроме того, биоактивное стеклокерамическое покрытие под названием покрытие М2 (включая CaO–MgO–SiO 2 ) на сплаве Ti-6Al-4V показало хорошие характеристики in vitro . Чтобы выяснить его эффективность в остеогенезе и остеоинтеграции, Zhang et al. (2019) имплантировали его кроликам, было подтверждено, что Ti-6Al-4V с покрытием M2 обладает лучшими биологическими характеристиками in vivo и, вероятно, может заменить покрытие HA для восстановления несущих костных имплантатов.Большое внимание уделяется многим новым материалам покрытий. Например, в качестве нового покрытия рекомендуется трикальций-магнийсиликат, который имеет почти те же свойства теплового расширения, что и Ti-6Al-4V, а также может усиливать коррозионное и биологическое поведение постоянных металлических имплантатов (Maleki-Ghaleh et al. ., 2015). В то же время другие металлические элементы с превосходными биологическими свойствами, такие как тантал (Kuo et al., 2019), были нанесены на имплантаты из титанового сплава.

    Технология плазменного напыления

    обеспечивает экономичный, простой и надежный подход к подготовке покрытий на титановых сплавах.Газовая атмосфера и температура плазменного напыления повлияют на термическое напряжение и кристалличность покрытия, что повлияет на остеогенную активность и другие свойства. С одной стороны, как традиционный материал покрытия, ГА нуждается в модернизации за счет улучшения производственного процесса или легирования новых элементов. С другой стороны, следует рассмотреть новые покрытия, такие как металлические композиты. Хотя изначально было обнаружено, что покрытия TiO 2 и ZrO 2 , полученные плазменным напылением, обладают хорошей биологической активностью и биосовместимостью, связанные с этим механизмы еще нуждаются в дальнейшем изучении.Кроме того, температура плазменного напыления чрезвычайно высока, и покрытие испытывает большие термические напряжения. Особое внимание следует уделить силе сцепления между покрытием и подложкой. Также все еще требуется некоторое усовершенствование подготовки покрытий на заготовках малых и нестандартных форм.

    Плазменная иммерсионная ионная имплантация

    Поскольку метод PIII позволяет внедрять самые разнообразные элементы в приповерхностную область различных субстратов, он предлагает уникальные преимущества для технологий модификации поверхности биоматериалов (Lin et al., 2019). Наиболее ценной особенностью PIII является то, что концентрацию и распределение по глубине имплантированных ионов в подложке можно строго контролировать, регулируя параметры имплантации (Jin et al., 2014). Кроме того, было продемонстрировано, что он может повышать твердость, коррозионную стойкость, износостойкость, биологическую активность и антибактериальные свойства биоматериалов (Chen et al., 2020).

    TiO 2 , являющийся наиболее распространенным поверхностным покрытием сплавов на основе титана, привлек внимание в методе PIII.Метод PIII и оптическая эмиссионная спектрометрия (OES) использовались для получения TiO 2 , который может улучшить остеоинтеграцию имплантатов благодаря своей супергидрофильности (Lin et al., 2019). Шиау и др. (2019) и Chen et al. (2020) исследовали параметры O-PIII соответственно, первое доказало, что приложенное напряжение во время лечения O-PIII способствует свертыванию крови и активации тромбоцитов, как показано на рисунке 4, последнее указывает на то, что использование более высоких доз ионов кислорода может улучшить остеоцитарную дифференцировку и остеоинтеграцию зубных титановых имплантатов in vivo .Помимо O-PIII, при изготовлении покрытий также широко применялись азотно-плазменная иммерсионная ионная имплантация (N-PIII), углеродно-плазменная иммерсионная ионная имплантация (C-PIII) и т.д. Азот был включен в покрытия TiO 2 с помощью N-PIII, что могло эффективно снизить жизнеспособность бактерий в видимом свете (Zheng et al., 2020). В отличие от N-PIII, C-PIII использовался для получения покрытий с повышенными механическими свойствами и коррозионной стойкостью (Shanaghi and Chu, 2019a). К сожалению, он также может высвобождать элемент Ni из сплавов NiTi в растворе SBF (Shanaghi and Chu, 2019b).

    Рисунок 4. Иллюстрация присутствия рутиловой фазы TiO 2 , которая усиливает остеоцитарную дифференцировку и остеоинтеграцию зубных титановых имплантатов in vivo . Воспроизведено из Chen et al. (2020) с разрешения.

    Кроме того, тонкая пленка TiN может быть сформирована на Ti-6Al-4V методом N-PIII (Huang et al., 2019), что может положительно повлиять на твердость поверхности, коррозионную стойкость, реакцию клеток и антибактериальную адгезию.Кроме того, Сюй и соавт. (2015) добавляли Ag в пленки TiN в качестве антибактериального агента, обладающего хорошей цитосовместимостью и сохраняющего требуемые механические свойства. Имплантированный Zn Ti проявляет превосходную остеогенную активность и отчасти антибактериальный эффект. Стоит отметить, что глубинный профиль цинка в CP-Ti напоминает распределение Гаусса (Jin et al., 2014). Интересно, что Ю и соавт. (2017) разработали титан с двойной имплантацией ионов Zn/Mg (Zn/Mg-PIII). Цинк считается важным и необходимым микроэлементом для метаболизма и образования костей, также Mg играет решающую роль в адгезии остеобластов и остеобластов к ортопедическим имплантатам.Таким образом, благодаря благоприятному сочетанию Zn/Mg, имплантаты Zn/Mg-PIII обладают хорошей остеоиндуктивностью, проангиогенным и антибактериальным действием, и, как показано на рисунке 5, эти имплантаты могут увеличить скорость остеоинтеграции и поддерживать биомеханическую фиксацию.

    Рисунок 5. Двенадцать недель после имплантации, новообразование вокруг имплантатов Zn/Mg-PIII и последовательные изображения флуоресцентной маркировки. Воспроизведено из Yu et al. (2017) с разрешения. (A) Трехмерные изображения микро-КТ новообразований кости вокруг различных имплантатов в бедренной кости кролика. (B) Последовательные изображения флуоресцентной маркировки новообразованной кости вокруг различных имплантатов в мыщелке бедренной кости кролика: ализариновый красный S (красный), тетрациклин (желтый), кальцеин (зеленый).

    Таким образом, благодаря возможности контролировать концентрацию и распределение имплантированных ионов по глубине, PIII демонстрирует потенциал для имплантации одного или нескольких ионов металлов в зависимости от потребности. Дифференцировку клеток и остеоинтеграцию можно усилить введением определенных ионов кислорода, азота или углерода.Кроме того, O-PIII, N-PIII, C-PIII и т. д. могут вносить существенный вклад в биосовместимость. Таким образом, будущие исследования должны быть сосредоточены на процедурах для достижения разумной имплантации нескольких ионов металлов путем регулировки параметров процесса PIII и снижения цитотоксичности, вызванной высвобождением ионов металлов.

    Иммерсионная плазменная имплантация и осаждение ионов

    Метод PIII&D, изобретенный в 1987 г. Conrad et al. (1987), он стал рутинным методом модификации поверхности.Преимущество заключается в том, что левитирует оставшиеся уровни дозы, которые были ограничены распылением из-за ионной имплантации. Следовательно, используя PIII&D с относительно низкой стоимостью, можно получить трехмерную пленку с сильным сцеплением, толстую и без напряжения (Yang et al., 2007). Схема процесса PIII&D показана на рисунке 6.

    Рис. 6. Схематическое изображение прибора PIII&D. Воспроизведено из Hwang et al. (2019) с разрешения.

    Столкнувшись с серьезной проблемой, а именно с тромбозом, биоматериалы, контактирующие с кровью, должны сформировать границу между материалом и кровью. Ян и др. (2007) модифицировали характеристики поверхности биоматериала функциональными неорганическими пленками Ti–O, a-C:N:H и Si–N, синтезированными с использованием PIII-D, которые могут предотвратить адгезию/активацию тромбоцитов. Позже, в 2013 году, было завершено нанесение пленки кальция на Ti для применения в остеоинтеграции в искусственных компонентах (Ueda et al., 2013), что привело к образованию хорошо прилипающей пленки кальция.PIII&D также использовали для улучшения клеточного ответа на титан. Титан, обработанный Mg-Ag PIII&D, не только может ингибировать адгезию и пролиферацию бактерий Escherichia coli , но также способствует начальной адгезии и экспрессии щелочной фосфатазы (ЩФ) клеток MG63 (Cao и др., 2014). В то же время по-прежнему требуется отличный компромисс между биосовместимостью и цитотоксичностью включенных металлов (таких как Cu, Mn и т. д.). Медь, микроэлемент, который также присутствует в тканях человека, обладает хорошо известной противомикробной активностью.Хемпель и др. (2014) показали, что Ti, легированный медью, и титан с покрытием могут предотвращать и лечить инфекции, связанные с имплантатами. Стоит отметить, что поверхность передозированного Cu-содержащего Ti проявляет отрицательную биосовместимость (Yu et al., 2016), за исключением покрытия Cu. Ю и др. (2017) исследовали стабильное высвобождение ионов Mn на Ti, продемонстрировав значительно усиленную экспрессию генов, связанных с остеогенезом, и позволив лучше понять взаимосвязь между легированным элементом и биологическими свойствами, вызванными аддитивной индукцией.Целью решения биоинертности Ti, Ta-имплантированного запутанного пористого титана (EPT) был сконструирован методом PIII&D (Wang et al., 2016). Как показано на рисунке 7, по сравнению с ЭПТ, имплантированными кальцием, ЭПТ, имплантированные Та, демонстрируют более стабильные и продолжительные эффекты при длительном использовании. В другом исследовании на поверхность Ti-6Al-4V было нанесено наноструктурированное покрытие из оксида циркония для улучшения трибологических свойств (Saleem et al., 2017). Помимо этих покрытий, проникновение ионов азота также можно использовать для поддержания стабильности фосфолипидных искусственных мембран (SLB) с повышенной биосовместимостью (Cisternas et al., 2020). Для повышения коррозионной стойкости и продления срока службы Ti осаждение углеродной пленки было выполнено с использованием системы PIII&D. Сантос и др. (2019) подтвердили желаемые свойства углеродных пленок в качестве покрытия, они могут защитить трубки из титанового сплава, а также могут дать новые идеи в биологии.

    Рисунок 7. Различие врастания новой кости оценивали посредством гистологического наблюдения и гистоморфологического измерения. Воспроизведено из Wang et al.(2016) с разрешения. (a) Недекальцинированные срезы образцов окрашивали толуидиновым синим через 12 недель. Процент врастания новой кости и пор в различных имплантатах EPT, измеренный по окрашиванию толуидиновым синим (b) и изображениям СЭМ обратного рассеяния (c) через 6 и 12 недель. (d) СЭМ-изображения заднего рассеяния новой кости вокруг и внутри пор имплантатов EPT через 6 и 12 недель.

    Таким образом, технологии PIII&D широко используются для формирования металлических покрытий на титане и его сплавах.Введение ионов металла в поверхность титановой подложки с помощью технологии PIII&D, поскольку металлическая фаза имеет тенденцию действовать как анод для высвобождения ионов металла, позволяет улучшить антибактериальные свойства материала. Метод PIII&D обычно наносит один металлический элемент на титановую подложку, но необходимо учитывать баланс между токсичностью и биосовместимостью. Технология PIII&D преодолевает очевидную проблему линейности других методов физического осаждения и подходит для модификации поверхности заготовок сложной формы, но ее биологическая безопасность также должна быть тщательно изучена.В будущем необходимо исследовать осаждение нескольких металлических элементов или углеродных наноматериалов для дальнейшего повышения биосовместимости покрытий.

    Физическое осаждение из паровой фазы

    Физическое осаждение из паровой фазы подразумевает стратегию физического покрытия, включающую испарение твердого металла в вакууме и его осаждение на проводящую подложку (Hauschild et al., 2015). Как правило, вакуумное испарение, ионное осаждение, напыление и т. д. являются одними из основных методов PVD.Среди них широко изучена технология магнетронного распыления, которая приводит к формированию высококачественных пленок на большой площади и при относительно низкой температуре подложки (Nemati et al., 2018; Hamdi et al., 2019).

    В области биомедицины покрытие TiN в сочетании с его благоприятной биосовместимостью может использоваться в качестве желаемого материала, контактирующего с кровью. Прачар и др. (2015) сравнили свойства TiN с ZrN на титановых сплавах чистого Ti, Ti-6Al-4V и Ti35Nb6Ta.Было подтверждено, что TiN имеет более высокую клеточную колонизацию, чем ZrN. Кроме того, их цвет решает проблему эстетики в оральной имплантологии, поскольку цвет этих покрытий предотвращает видимость титана через десну. Хусейн и др. (2020) нанесли TiN на Ti20Nb13Zr с помощью катодной дуги PVD. Сплавы с покрытием демонстрируют лучшие антикоррозионные свойства как в SBF, так и в среде искусственной слюны. Ву и др. (2019) использовали метод мощного импульсного магнетронного распыления (HiPIMS), который имеет высокий пиковый ток и максимальную мощность для осаждения TiN на TiAl6V4.Осажденное покрытие 110 А демонстрирует самую высокую жизнеспособность клеток. Однако биосовместимость сплавов Ti с модифицированной поверхностью в основном зависит от содержания азота в пленке, поэтому в работе Nemati et al. (2018), TixNy наносят на подложки Ti-6Al-4V в виде тонких пленок. Они контролировали парциальное давление азота и готовили образцы в смешанной атмосфере Ar и N 2 . Повышение механических свойств, коррозионной стойкости и биосовместимости произошло при повышении соотношения N/Ti.В работе Bahi et al. (2020) исследовались два типа покрытий: TiN в качестве верхнего слоя, а верхним слоем остальных был TiO 2 с двумя разными содержаниями кислорода. TiN демонстрирует наилучшие трибологические характеристики в условиях многослойной пленки, когда его поверхность скользит по кортикальной кости крупного рогатого скота. Некоторые исследователи (Cui et al., 2019) обнаружили, что по сравнению с покрытиями TiN и ZrN частичная замена атомов Ti на Zr обеспечивает превосходную износостойкость и вязкость разрушения.Градиентное покрытие TiZrN, приготовленное Cui et al. (2019) подходит для искусственных суставов, которые могут выдерживать большие нагрузки и противостоять серьезным условиям износа. Кроме того, Hauschild et al. (2015) поместили покрытый Ag бесцементный стержень в модель собаки и продемонстрировали костную интеграцию in vivo , при которой токсические побочные эффекты не проявлялись. После этого покрытия NiTi (NiTi/Ag), легированные серебром, были приготовлены на подложках из чистого титана Тангавелом и др. (2019). Покрытие NiTi/Ag с 3 ат. % Ag показал самую высокую жизнеспособность клеток неонатальных клеток дермальных фибробластов человека и показал хорошо развитую сеть актиновых филаментов.YSZ был нанесен на титановую подложку в исследовании Kaliaraj et al. (2016), к сожалению, это покрытие не может ингибировать рост бактерий, но может улучшить адгезию белков крови. Нанотрубки пятиокиси тантала (Ta 2 O 5 НТ) были приготовлены на биомедицинском сплаве Ti-6Al-4V Sarraf et al. (2017), результаты испытаний SBF показали, что в первый день погружения на покрытии массива нанотрубок уже образовался костеподобный слой апатита, что указывает на важность конфигурации нанотрубочек для биологической активности in vitro .

    В настоящее время многослойные покрытия с выдающимися свойствами остеоинтеграции и механической прочности стали предметом исследований. В этом отношении биокерамика ГА имеет хорошую биосовместимость, но слабую механическую прочность. Следовательно, Хамди и соавт. (2019) получили трехслойное покрытие HA/Al 2 O 3 /TiO 2 на сплавах Ti-6Al-4V. В этой работе ГК играет решающую роль в биосовместимости, в то время как другие улучшают коррозионное поведение подложки, что предотвращает попадание активных ионов из жидкостей организма на поверхность.Чен и др. (2019) наносят новое биофункциональное двухслойное покрытие, состоящее из фосфата кальция и магния (CaP-Mg) на Ti. Покрытие CaP может препятствовать высвобождению Mg, в то время как щелочная среда, вызванная разложением Mg, может снизить жизнеспособность бактерий. Кроме того, BCP как разновидность CaP представляет собой смесь β-TCP, Behera et al. (2020) доказали, что пленка BCP-TiO 2 может быть полезна для улучшения биологических характеристик имплантатов. В настоящее время разработке пленок из аморфного углерода (а-С) уделяется большое внимание, Liu et al.(2020) успешно нанесли многослойные пленки с градиентом Zr/a-C (GMF), состоящие из трех отдельных слоев. Ti, модифицированный Zr/a-C GMF, демонстрирует повышенную смачиваемость, усиливая пролиферацию и адгезию клеток остеобластов.

    Подводя итог, можно сказать, что PVD используется как отработанный метод для формирования почти идеального сцепляющегося слоя материалов, который не разрушается, не влияет на топографию поверхности и демонстрирует хорошие трибологические свойства. Из-за несоответствия коэффициентов теплового расширения между покрытием и подложкой сила их сцепления слабая, что ограничивает применение этого типа покрытия.В настоящее время в основном используются методы нанесения переходного слоя или градиентного покрытия, чтобы уменьшить несоответствие кристаллической решетки и термическое напряжение между покрытием и подложкой, тем самым повышая его силу сцепления. Покрытия TiN с различными составами, легированными элементами, кажутся дальнейшим направлением исследований в настоящее время. Необходимо учитывать клеточную цитотоксичность, адгезию, активность и антибактериальные свойства вновь разработанной композиции покрытия. Кроме того, многослойные покрытия могут обеспечить надлежащие характеристики, в то время как исследователи должны рационально проектировать многослойные структуры, чтобы максимизировать их соответствующие преимущества и избежать возможных побочных эффектов.

    Химическая модификация

    Химическая модификация изменяет химические свойства поверхности носителя для создания специфических взаимодействий между молекулами клеточной поверхности, которые не только влияют на свойства клеточной поверхности, но также вызывают тесно связанные изменения во внутренней структуре и функции клеток. Химические модификаторы относительно сложны по механизму получения и дороги. Текущие исследования сосредоточены на контроле состава, дизайне многослойной структуры, многослойных покрытиях или покрытиях с новой морфологией поверхности.Таблица 2 дает сравнение основных результатов различных химических методов.

    Таблица 2. Основные результаты применения химических методов на титане и его сплавах.

    Химическое осаждение из паровой фазы

    Химическое осаждение из паровой фазы представляет собой метод покрытия для формирования тонкопленочного слоя на поверхности подложки путем химической реакции одного или нескольких паровых соединений или элементов, содержащих конечные элементы пленки (Marsh et al., 2010). Он использовался в неорганической синтетической химии для получения неорганических материалов, таких как углеродные нанотрубки, графен, TiO 2 и т. д.(Somani et al., 2006), конечный продукт можно тщательно контролировать как количественно, так и качественно. Факты показали, что технология очень успешна в промышленном применении. Однако их применение на подложке из титанового сплава для биомедицинской модификации поверхности все еще ограничено.

    Методы химического осаждения из паровой фазы в основном используются для сложных заготовок и покрытия внутренних отверстий. Покрытия, полученные методом CVD, обычно проявляют высокую остеогенную активность, что имеет определенный потенциал для ортопедических применений.Джаварези и др. (2003) использовали метод металлоорганического химического осаждения из паровой фазы (MOCVD) для получения слоя оксида титана на чистом титане. Ti/MOCVD продемонстрировал более высокую активность ALP, чем контрольная группа, что означает, что он имеет более высокий потенциал для костной имплантации. Впоследствии Du et al. (2016) успешно осадили легированные кремнием нанопроволоки TiO 2 на слой TiSi 2 с помощью химического осаждения из паровой фазы при атмосферном давлении (APCVD). Он не только проявляет более высокую гидрофильную активность, но также имеет большое значение в области легирования.Что касается предыдущих работ, Xu et al. (2016) привили тонкий графитовый слой C 3 N 4 (g-C 3 N 4 ) на выровненные массивы нанотрубок TiO 2 (TiNT) методом CVD. Бинарное нанокомпозитное покрытие показывает превосходную бактерицидную эффективность. Глицидилметакрилат (ГМА) является химически универсальным реагентом благодаря реакции раскрытия цикла (Mao and Gleason, 2004; Kang et al., 2014). Следовательно, в исследовании Park et al. (2015), титановые имплантаты с точечным рисунком, покрытые ГМА, заметно демонстрировали более высокую активность ЩФ, а также повышенную адсорбцию белка и более высокое отложение кальция.Кроме того, на основании предыдущего исследования Youn et al. (2019) добавили рекомбинантный костный морфогенный белок-2 человека (rhBMP2) в качестве остеоиндуктивных агентов на титан с покрытием из ГМА. Из анализа in vitro они обнаружили его хорошую остеогенную активность без какой-либо цитотоксичности. Существует мало информации о влиянии сердечно-сосудистых заболеваний с усилением плазмы аминогруппами на регенерацию нервов. Следовательно, Чжао и соавт. (2018) ввели аминогруппу в титановый диск. Хотя он продемонстрировал наилучшие показатели прикрепления клеток, он ингибировал экспрессию ключевых факторов роста, таких как нейротрофический фактор глиальных клеток (GDNF) и фактор роста нейротрофинов (NGF) in vitro , по крайней мере, в течение недели.Танталовое покрытие на пористом каркасе Ti-6Al-4V было исследовано Li et al. (2013), они обнаружили лучшее врастание кости в каркасы с покрытием, что указывает на потенциал для ортопедии. Интересно, что Ji et al. (2016) сравнили адгезию Streptococcus mutans к полированному титану (контрольная группа), титану, модифицированному магнетронным распылением, и образцам титана, модифицированным плазменным азотированием. Нет четкой разницы между обработанными образцами и контрольной группой. Гу и др. (2018) указали на влияние термической обработки на прочность сцепления и остеоиндуктивную активность однослойных графеновых листов с антибактериальными и остеоиндуктивными свойствами.

    Таким образом, использование методов CVD не так распространено, как физические методы, упомянутые ранее. Это может быть связано с высокой температурой реакции, которая приводит к низкой скорости осаждения, также в этом методе источник газа и отходящий газ обладают определенной токсичностью, что может быть вредным для последующего процесса имплантации. Несмотря на это, покрытия, полученные методом CVD, обычно имеют хорошее качество, а их чистоту и плотность можно контролировать. Он использовался в таких отраслях, как электроника, автомобили, авиация и аэрокосмическая промышленность.Однако оборудование для осаждения из паровой фазы более дорогое, а некоторые процессы имеют более высокие температуры формирования пленки, что может неблагоприятно повлиять на структуру подложки. Кроме того, некоторые технологические методы формирования пленки на линии прямой видимости труднее формировать на небольших фигурных деталях и нуждаются в усовершенствовании. В будущем получение сополимерных и неорганических покрытий методом CVD должно быть тщательно изучено для формирования бактериостатической поверхности.

    Золь-гель

    Метод золь-гель широко применяется для получения разнообразных оксидных пленок.Этот вид метода имеет следующие преимущества: простота изготовления, надежность потребляющего оборудования, высокая однородность пленок и использование различных размеров подложки (Hench and West, 1990). Основным фактором, влияющим на золь-гель метод, является pH, химическое равновесие, поверхность раздела субстрат-прекурсор, время и т. д. (Wang and Bierwagen, 2009). Рисунок 8 представляет собой схематическое изображение золь-гель.

    Ti, преобладающий материал для ортопедического применения в настоящее время, может ухудшать физическую целостность, например, изменять его твердость и модуль изгиба после обработки золь-гелем.Чтобы решить эту проблему, Greer et al. (2016) оценили свойства покрытий при различных температурах отжига и пришли к выводу, что, несмотря на снижение пластичности, оптимальной температурой отжига является 500°C. Покрытия TiO 2 обладают следующими хорошими физическими свойствами: высокой поверхностной твердостью, хорошей износостойкостью, низким коэффициентом трения и отличной коррозионной стойкостью. Чомаклы и др. (2018) сравнили пленки TiO 2 , полученные методами золь-гель и последовательной ионно-слойной адсорбции и реакции (SILAR), первые показали лучшую износостойкость и коррозионную стойкость, чем вторые.Титан, содержащий серебро, был нанесен на сплавы TiSi и технически чистый титан (CP-Ti) Horkavcova et al. (2017) и Йетим (2017) соответственно. Результаты показали отсутствие цитотоксичности и отличную коррозионную стойкость, что означает, что эти материалы являются потенциальными кандидатами для ортопедического применения. Более того, Ziabka et al. (2020) подтвердили, что это покрытие можно использовать при ветеринарном лечении переломов костей. Кроме того, легирование серебром TiO 2 часто образует двухслойное покрытие с ГА.Как упоминалось ранее, использование ГК способствует формированию кости, и, кроме того, с помощью золь-гель технологии можно получить надлежащую химическую однородность (Domínguez-Trujillo et al., 2018). Mohammed Hussein и Talib Mohammed (2019) приготовили двухслойное покрытие TiO 2 /HA, обладающее хорошей защитой от коррозии с улучшенной кристаллизацией и наноразмерной однородной морфологией поверхности. Для повышения адгезионной прочности покрытий из ГА, спеченных при низких температурах, Robertson et al. (2019) сформировали нанотрубки из диоксида титана путем анодирования.Азари и др. (2019) провели дальнейшие исследования и произвели функционально градиентный HA-TiO 2 на подложке из сплава Ti-6Al-4V и улучшили адгезию и когезию однослойного покрытия. Тем временем были приняты другие стратегии для устранения недостатков HA. Двухфазные покрытия из замещенного цинком гидроксиапатита/висмута (Zn-HA/Bi-HA) были изготовлены Bi et al. (2020), которые оказали наиболее положительное влияние на пролиферацию остеобластов.

    Кроме того, биоинертная керамика, такая как диоксид кремния и диоксид циркония, привлекает большое внимание из-за своей стабильности в организме человека.Он также демонстрирует превосходную несущую способность и высокую жизнеспособность клеток. Ли и др. (2017) изготовили пористый титан с покрытием из циркония (Z-P-Ti) гидротермальным методом, а затем использовали золь-гель метод. Среди образцов Z-P-Ti_55 (образцы Ti с добавлением 55 мас.% NaCl) показали превосходную несущую способность и высокую жизнеспособность клеток. Рисунок 9 представляет собой механизм взаимодействия Z-P-Ti с поверхностью клетки. Пескоструйная обработка Al 2 O 3 в сочетании с золь-гелевым слоем ZrO 2 была получена Lubas et al.(2018), обеспечивая стабильную связь. Ромеро-Гавилан и др. (2018) приготовили гибридное золь-гелевое покрытие на основе диоксида кремния (35M35G30T) на Ti, оно может адсорбировать большое количество белков комплемента. Эти белки участвуют в поддержании обновления клеток, заживлении, пролиферации и регенерации и многих других процессах, которые могут быть связаны с их внутренней биологической активностью. Добавление стронция (Sr) может повлиять на их взаимодействие с клетками и белками. Так, Romero-Gavilan et al. (2019) применили гибридную золь-гелевую сетку кремнезема, легированную SrCl 2 , в качестве покрытия на Ti.В анализе in vitro покрытие, содержащее Sr, более богато белками, участвующими в процессе коагуляции. Кроме того, в клетках MC3T3-E1 была усилена экспрессия генов ALP и TGFβ.

    Рисунок 9. Механизм взаимодействия Z-P-Ti с клеточной поверхностью. Воспроизведено из Lee et al. (2017) с разрешения. (A) Культура клеток на Z-P-Ti. (B) Клетки, входящие в состав Z-P-Ti с соответствующими размерами пор. (C) Рост клеток в Z-P-Ti с биосовместимой микросредой. (D) Рост клеток в P-Ti с биосовместимой микросредой.

    В последнее время большое внимание уделяется органо-неорганическим композитным покрытиям, которые являются подходящим кандидатом для металлического протезного оборудования. Катауро и др. (2018) синтезировали покрытие из многокомпонентного раствора. Была зарегистрирована более высокая жизнеспособность клеток, высеянных на образцы с покрытием, и более высокая нуклеация HA была обнаружена на поверхности CP-Ti после замачивания в SBF, что также произошло в исследовании Aghajanian et al.(2019). Они покрыли пористую поверхность титана нанобиокомпозитом форстерит/поли-3-гидроксибутират (P3HB), это покрытие ингибировало чрезмерное увеличение pH SBF. Более того, Palla-Rubio et al. (2019) обнаружили, что различные количества хитозана и тетраэтилортосиликата (ТЭОС) могут модулировать высвобождение кремния в гибридных покрытиях из диоксида кремния и хитозана, что играет решающую роль в остеорегенерации. Основываясь на предыдущем исследовании, Ballarre et al. (2020) добавили гентамицин к хитосангелатину/диоксиду кремния с целью продления биоактивного эффекта.Исходя из этого, золь состоит из ZrO 2 , TiO 2 , Li + и полиэтиленгликоля (ПЭГ), Alcázar et al. (2019) оценили биосовместимость гибридных покрытий и обнаружили, что модифицированные титановые поверхности имеют более высокий рост клеток. Эль Хадад и др. (2020) разработали новое гибридное нанокомпозитное покрытие на основе органофункциональных прекурсоров алкоксисиланов и прекурсоров фосфора, которые доказывают, что присутствие фосфора на молекулярном уровне может привести к повышению биосовместимости.Одновременно Garcia-Casas и соавт. (2019) также считают, что промежуточное количество органофосфата проявляет способность усиливать минерализацию субстрата, поэтому он считается наиболее подходящим кандидатом для металлического протезного оборудования. Недостатки чистой ГК были преодолены путем добавления мультиминералов в сочетании с полимером PSSG в виде композита гидроксиапатит/сорбит-себацинат-глутамат (MHAP/PSSG) (Pan et al., 2019). Интересно, что мелатонин (MLT), используемый в первую очередь для регуляции циркадного ритма, и его роль в регенерации кости и воспалении были изучены.Серкейра и др. (2020) использовали золь-гелевые покрытия в качестве антиадгезива для MLT на титановой подложке, они обнаружили, что это не улучшает активность ALP, но имеет потенциал для активации и развития путей. Основываясь на золь-гелевом покрытии, Toirac et al. (2020) добавили два разных фунгицида (флуконазол и анидулафунгин), оба из которых проявили противогрибковые свойства.

    В настоящее время проводится больше исследований по контролю состава золь-гель метода, чем по контролю параметров процесса.Эти золь-гелевые покрытия значительно улучшают защиту от коррозии и миграцию металлической матрицы, тем самым снижая вероятность отторжения протеза. Как и другие методы термического осаждения, он должен учитывать влияние тепловых эффектов, поэтому его текущее клиническое использование связано с определенными ограничениями. Существуют обширные исследования по приготовлению диоксида титана, биоинертной керамики и органо-неорганических композитных слоев. Для покрытия из диоксида титана характеристики могут быть улучшены за счет легирования других элементов или улучшения структурного дизайна композитного покрытия с ГА.Для органо-неорганических композитных покрытий в будущем можно будет провести комплексные эксперименты по биосовместимости, увеличив количество видов сырья для покрытия и отрегулировав соотношение.

    Микродуговое оксидирование

    Микродуговое оксидирование, разработано на основе технологии анодирования. Процесс MAO в основном зависит от согласования электролита и электрических параметров. Процесс осуществляется при мгновенной высокой температуре и высоком давлении, создаваемом дуговым разрядом, на поверхности алюминия, магния, титана и других вентильных металлов и их сплавов.Модифицированное керамическое покрытие, полученное МДО, в основном состоит из оксидов неблагородных металлов и дополнено компонентами электролита (Han et al., 2003; Li et al., 2004). Он имеет преимущества простого процесса, небольшой площади, высокой производительности, высокой эффективности производства, подходит для крупного промышленного производства, защиты окружающей среды и т. д. (Liu et al., 2015; Wang et al., 2015).

    В соответствии с принципом плазменно-электролитического оксидирования МДО может создавать макропористую и прочно прилипающую пленку TiO 2 на подложке Ti, которая привлекла большое внимание.Некоторые органические вещества, нанесенные на слой, могут обеспечивать баланс между антибактериальной и клеточной совместимостью (He et al., 2018). Кроме того, биоактивные элементы, такие как B, Ag, Ca и Sr, могут быть включены в покрытие TiO 2 для повышения его биоактивности и биологических свойств. Хуанг и др. (2016, 2018) последовательно приготовили покрытие TiO 2 с включением бора (покрытие B-TiO 2 ) и Cu-содержащее покрытие TiO 2 . В частности, изменение химических свойств поверхности покрытия B-TiO 2 и высвобождение ионов B с его поверхности считается основной причиной улучшения активности ЩФ и дифференцировки клеток.В последнем исследовании, хотя включение меди не изменило морфологию и шероховатость поверхности, оно все же улучшило опосредованный макрофагами остеогенез и способность к стерилизации (рис. 10). Чжан и др. (2020) также изготовили Cu-TiO 2 посредством одностадийного МДО в растворе, содержащем этилендиаминтетрауксусную кислоту и динатрий (Na 2 CuEDTA), который имеет двухслойное покрытие, состоящее из TiO 2 и пористого Ca , Богатый P внешний слой, содержащий наноразмерные кристаллы HA.Впоследствии они исследовали повышенные антибактериальные свойства и остеогенную активность покрытия Zn-TiO 2 , изготовленного одностадийным методом МДО (Zhang et al., 2019). Эта структура улучшила пролиферацию и дифференцировку остеобластов и немного повысила антибактериальную способность по сравнению с ее относительно более высоким содержанием меди. Покрытия TiO 2 с включением Ag были приготовлены Lv et al. (2019), полученная пленка демонстрирует значительно улучшенную антибактериальную способность и костеобразующую способность с увеличением содержания наночастиц Ag 2 O в электролите, а также имеет несколько улучшенные характеристики цитотоксичности по сравнению с полированной подложкой из титана.Ли и др. (2020) включили Ca и Sr, которые хороши для восстановления кости, в покрытие MAO. Это покрытие имеет высокопористую и супергидрофильную слоистую структуру, которая показала отличные стимулирующие эффекты в отношении пролиферации мезенхимальных стволовых клеток костного мозга человека (hBMSC). Это также хороший способ сочетать МДО с другими процессами для улучшения характеристик покрытия. Таким образом, Танг и соавт. (2020) получили BaTiO 3 на поверхности TiO 2 , полученного методом МДО посредством гидротермальной реакции.В ранний период после костной имплантации пьезоэлектрический эффект этого покрытия может играть положительную роль в росте кости и ее интеграции. Предварительная обработка высокоэнергетической дробеструйной обработкой (HESP) может использоваться для повышения стабильности и биологической активности покрытий TiO 2 , изготовленных MAO, Shen et al. (2020) использовали этот метод для повышения эффективности легирования элементов Ca и P на поверхности. Li et al. исследовали новые «похожие на кору» покрытия. (2017, 2018), они изучили макро/микро/нано тройную иерархическую структуру и покрытие TiO 2 с двойной микро/нано структурой на Ti.Результаты показали, что «кортикоподобная» структура значительно способствует адгезии, диффузии и дифференцировке клеток и увеличивает минерализацию матрикса. Графическая аннотация и схематическая диаграмма «кортикоподобного» TiO 2 представлены на рисунке 11.

    Рис. 10. (А) Морфология макрофагов, культивируемых на поверхности различных материалов в течение 1, 3 и 5 сут. Результаты окрашивания (B) Calcein-AM и (C) CCK-8 показывают, что поверхность Cu(h)-MAO способствует пролиферации макрофагов.Воспроизведено из Huang et al. (2018) с разрешения.

    Рисунок 11. Оценка механизма формирования и биологических характеристик микродуговых оксидированных покрытий TiO 2 с «кортикоподобной» структурой и «вулканоподобной» структурой. Воспроизведено из Li et al. (2018) с разрешения.

    Включение соединений Ca и P в поверхности TiO 2 может вызвать образование биосовместимого соединения. Таким образом, большое количество исследований было посвящено получению ГА-содержащих покрытий на титане и его сплавах.Карбовичек и др. (2017) доказали, что в электролите, содержащем гидрофосфат динатрия и гидрат ацетата кальция, при соотношении Ca/P 2/1 сплав Ti6Al7Nb с покрытием достиг наилучшего сочетания биологической активности и механических свойств. С помощью двухэтапного метода также можно получить оксидный слой с микропорами и биоактивными элементами с помощью МАО на поверхности с макропористостью (Costa et al., 2020). Точно так же Durdu et al. (2018) комбинированное термическое испарение-физическое осаждение из паровой фазы (TE-PVD) и МДО.Помимо более высокой гидрофильности, на покрытиях с включением Ag наблюдалось равномерное и плотное распределение апатита. Седельникова и др. (2017) нанесли волластонит-кальцийфосфат (WeCaP) на чистый титан, выявив идентичные зависимости изменения толщины покрытия, шероховатости поверхности и адгезионной прочности от технологического напряжения. Интересно, что богатая кальцием отработанная яичная скорлупа использовалась для получения покрытия HA на Ti-6Al-4V, которое хорошо согласуется с покрытием кости.

    В качестве технологии модификации поверхности в горячих точках МДО использовался во многих исследовательских схемах, включая подготовку слоев диоксида титана и ГА.Повышенная гидрофильность поверхности пористого покрытия, полученного методом МДО, может стимулировать взаимодействие имплантата с окружающей биологической средой, а также обеспечивает отличные антибактериальные свойства благодаря наличию ионов металлов. Хотя технология анодного окисления удобна и экономична, ее прочность сцепления с титановой матрицей нуждается в дальнейшем улучшении. В будущих исследованиях, в дополнение к сочетанию с другими методами подготовки, следует разработать структурный дизайн покрытия, например, многоуровневый структурный дизайн, многоуровневое покрытие или покрытие с новой морфологией поверхности.

    Заключение

    Титан и его сплавы являются наиболее часто используемыми материалами для постоянных имплантатов, особенно при прямом контакте с костью, зубами и биологическими жидкостями. Существует множество методов модификации поверхности титана и его сплавов, их различные механизмы, процедуры и цели были перечислены в этом обзоре с целью дальнейшего разъяснения того, как выбрать соответствующий процесс модификации поверхности и выбрать его оптимальные параметры для различных требований.

    В этой статье рассматриваются основные методы физической и химической модификации поверхности биоматериалов, связанных с титаном, такие как плазменное напыление, PIII, PIII&D, PVD, CVD, золь-гель и МАО. Хотя эти методы были применены на практике и достигли определенных результатов, они все же имеют некоторые недостатки, такие как прочность соединения, которая все еще нуждается в улучшении, влияние теплового воздействия, и как найти компромисс между токсичностью и биологической эффективностью и т. д. Будущее исследования должны быть сосредоточены на разработке основных новых методов или комбинации различных методов модификации поверхности, чтобы получить синергетический эффект и объединить их преимущества для преодоления недостатков.С другой стороны, структура и состав композитного покрытия могут быть адаптированы для достижения отличных биомедицинских характеристик.

    Вклад авторов

    TX и SA написали основную часть рукописи. С.Л., Дж.Л. и Ю.Т. внесли большой вклад в части, посвященные физическим методам. SA внес большой вклад, в частности, в планирование таблиц. TX, SA и XS внесли значительный вклад в стадию пересмотра. TX, XS, LL и BZ подготовили и сформулировали ссылки. Все авторы внесли свой вклад в статью и одобрили представленную версию.

    Финансирование

    Это исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая (№№ 51671152 и 51874225), Проектом индустриализации Департамента образования Шэньси (18JC019) и финансированием 2020ZDLGY13-10 и 2020KJRC0048.

    Конфликт интересов

    LL и BZ работали в компании Chengsteel Group Co., Ltd., HBIS Group Co., Ltd.

    Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

    Благодарности

    Мы искренне благодарим Нин Ма, Цинге Ван и Вэй Лю из Сианьского университета архитектуры и технологий за анализ данных для этой статьи.

    Ссылки

    Агаджанян, А. Х., Бигэм, А., Ходаи, М., и Хоссейн Келишади, С. (2019). Пористый титановый каркас с покрытием из композита форстерит/поли-3-гидроксибутират для инженерии костной ткани. Прибой. Пальто. Технол. 378:124942. doi: 10.1016/j.surfcoat.2019.124942

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ан, Т.К., Ли, Д.Х., Ким, Т.С., Джанг, Г.К., Чой, С., О, Дж.Б., и др. (2018). Модификация титанового имплантата и диоксида титана для инженерии костной ткани. Доп. Эксп. Мед. биол. 1077, 355–368. дои: 10.1007/978-981-13-0947-2_19

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Alcázar, J.C.B., Lemos, R.M.J., Conde, M.C.M., Chisini, L.A., Salas, M.M.S., Noremberg, B.S., et al. (2019). Получение, характеристика и биосовместимость различных гибридных покрытий на основе оксида металла/полиэтиленгликоля, синтезированных методом золь-гель погружения для модификации поверхности титана. Прогр. Органическое пальто. 130, 206–213. doi: 10.1016/j.porgcoat.2019.02.007

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Asri, R.I.M., Harun, W.S.W., Samykano, M., Lah, N.A.C., Ghani, S.A.C., Tarlochan, F., et al. (2017). Коррозия и модификация поверхности биосовместимых металлов: обзор. Матер. науч. англ. C Матер. биол. заявл. 77, 1261–1274. doi: 10.1016/j.msec.2017.04.102

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Авад, Н.К., Эдвардс С.Л. и Морси Ю.С. (2017). Обзор НТ TiO2 на металлическом Ti: электрохимический синтез, функционализация и потенциальное использование в качестве костных имплантатов. Матер. науч. англ. C Матер. биол. заявл. 76, 1401–1412. doi: 10.1016/j.msec.2017.02.150

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Азари Р., Резайе Х. Р. и Хаванди А. (2019). Исследование функционально-градиентного покрытия HA-TiO2 на подложке Ti-6Al-4V, изготовленной золь-гель методом. Керамика Междунар. 45, 17545–17555. doi: 10.1016/j.ceramint.2019.05.317

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Бахи, Р., Нуво, К., Белярду, Н. Э., Рамуль, К. Э., Медда, С., и Геллудж, О. (2020). Поверхностные характеристики подложек Ti-6Al-4V, покрытых многослойными пленками PVD, в биологических средах. Прибой. Пальто. Технол. 385:125412. doi: 10.1016/j.surfcoat.2020.125412

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Балла, В.К., Бозе, С., Дэвис, Н.М. и Бандйопадхьяй А. (2010). Тантал — биоактивный металл для имплантатов. JOM 62, 61–64. doi: 10.1007/s11837-010-0110-y

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Балларре, Дж., Айдемир, Т., Ливерани, Л., Ротер, Дж. А., Гольдманн, У. Х., и Боккаччини, А. Р. (2020). Универсальная биоактивная и антибактериальная система покрытия на основе диоксида кремния, гентамицина и хитозана: улучшение характеристик титановых имплантатов на ранних стадиях. Прибой. Пальто. Технол. 381:125138.doi: 10.1016/j.surfcoat.2019.125138

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Бехера Р.Р., Дас А., Хасан А., Паму Д., Пандей Л.М. и Санкар М.Р. (2020). Влияние добавления TiO2 на адгезию и биологическое поведение композитных пленок BCP-TiO2, нанесенных магнетронным распылением. Матер. науч. англ. С 114:111033. doi: 10.1016/j.msec.2020.111033

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Bi, Q., Song, X., Chen, Y., Zheng, Y., Yin, P.и Лей, Т. (2020). Двухфазные покрытия Zn-HA/Bi-HA на титане: изготовление, характеристика, антибактериальная и биологическая активность. Коллоидный прибой. Б Биоинтерф. 189:110813. doi: 10.1016/j.colsurfb.2020.110813

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Цао, Х., Цуй, Т., Цзинь, Г., и Лю, X. (2014). Клеточные реакции на титан, последовательно обработанный магнием и серебром PIII&D. Прибой. Пальто. Технол. 256, 9–14. doi: 10.1016/j.серфкоут.2013.11.006

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Цао, Л., Улла, И., Ли, Н., Ниу, С., Сунь, Р., Ся, Д., и другие. (2019). Плазменное напыление биофункциональных (Mg. Sr)-замещенных гидроксиапатитовых покрытий для имплантатов из титанового сплава. Дж. Матер. науч. Технол. 35, 719–726. doi: 10.1016/j.jmst.2018.10.020

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Катауро М., Боллино Ф. и Папале Ф. (2018). Модификация поверхности титановых имплантатов путем покрытия биоактивными и биосовместимыми гибридами поли(ε-капролактон)/SiO2, синтезированными методом золь-гель. араб. Дж. Хим. 11, 1126–1133. doi: 10.1016/j.arabjc.2015.02.010

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Серкейра, А., Ромеро-Гавилан, Ф., Араужо-Гомес, Н., Гарсия-Арнаес, И., Мартинес-Рамос, К., Озтуран, С., и др. (2020). Возможное использование мелатонина в стоматологии: адсорбция белка и реакция клеток in vitro на титан с покрытием. Магистр наук. англ. С 2020:111262. doi: 10.1016/j.msec.2020.111262

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Чен, К.-S., Chang, J.-H., Srimaneepong, V., Wen, J.-Y., Tung, O.-H., Yang, C.-H., et al. (2020). Улучшение дифференцировки клеток in vitro и остеоинтеграции титановых зубных имплантатов in vivo с помощью иммерсионно-ионной имплантации кислородной плазмы. Прибой. Пальто. Технол. 399:126125. doi: 10.1016/j.surfcoat.2020.126125

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Чен Л., Ян X., Тан Л., Чжэн Б., Мухаммед Ф. К., Ян К. и др. (2019). In vitro и in vivo характеристика нового титана с двухслойным покрытием из фосфата кальция и магния (CaP-Mg) для имплантации. Прибой. Пальто. Технол. 374, 784–796. doi: 10.1016/j.surfcoat.2019.06.023

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Шуирфа, Х., Булусса, Х., Мигонни, В., и Фалентин-Додре, К. (2019). Обзор методов модификации поверхности титана и покрытий для антибактериальных применений. Акта Биоматер. 83, 37–54. doi: 10.1016/j.actbio.2018.10.036

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Систернас, М., Бхуян, Х., Retamal, M.J., Casanova-Morales, N., Favre, M., Volkmann, U.G., et al. (2020). Исследование имплантации азота в поверхность Ti с использованием метода плазменно-иммерсионной ионной имплантации и осаждения в качестве биосовместимой подложки для искусственных мембран. Матер. науч. англ. C Матер. биол. заявл. 113:111002. doi: 10.1016/j.msec.2020.111002

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Чомаклы О., Языджи М., Коваджи Х., Йетим Т., Йетим А. Ф. и Челик А.(2018). Трибологические и электрохимические свойства пленок TiO2, полученных на Cp-Ti золь-гель и SILAR в биомоделируемой среде. Прибой. Пальто. Технол. 352, 513–521. doi: 10.1016/j.surfcoat.2018.08.056

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Конрад, Дж. Р., Радтке, Дж. Л., Додд, Р. А., Ворзала, Ф. Дж., и Тран, Н. К. (1987). Метод ионной имплантации источника плазмы для модификации поверхности материалов. J. Appl. физ. 62, 4591–4596. дои: 10.1063/1.339055

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Коста, А. И., Соуза, Л., Алвес, А. К., и Топтан, Ф. (2020). Трибокоррозионное поведение биофункционализированных пористых поверхностей титана, полученных двухстадийной анодной обработкой. Коррозионная наука. 166:108467. doi: 10.1016/j.corsci.2020.108467

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Цуй, В., Ченг, Дж., и Лю, З. (2019). Биотрибокоррозионное поведение нанокристаллического покрытия TiZrN на биомедицинском титановом сплаве. Прибой. Пальто. Технол. 369, 79–86. doi: 10.1016/j.surfcoat.2019.04.036

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Дин, З., Фан, К., и Ван, Л. (2019). Обзор обработки титанового сплава трением с перемешиванием: характеристика, метод, микроструктура, свойства. Металлургический матер. Транс. В 50, 2134–2162. doi: 10.1007/s11663-019-01634-9

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Дин, З., Чжан, К., Се, Л., Чжан, Л.-К., Ван, Л.и Лу, В. (2016). Влияние обработки трением с перемешиванием на фазовое превращение и микроструктуру сплава Ti-6Al-4V на основе TiO2. Металлургический матер. Транс. А 47, 5675–5679. doi: 10.1007/s11661-016-3809-8

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Домингес-Трухильо, К., Пеон, Э., Чикарди, Э., Перес, Х., Родригес-Ортис, Дж. А., Павон, Дж. Дж., и другие. (2018). Золь-гель осаждение гидроксиапатитовых покрытий на пористый титан для биомедицинских применений. Прибой. Пальто. Технол. 333, 158–162. doi: 10.1016/j.surfcoat.2017.10.079

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ду, Дж., Ли, X., Ли, К., Гу, X., Ци, В., и Чжан, К. (2016). Высокогидрофильные нанопроволоки TiO2, легированные кремнием, методом химического осаждения из паровой фазы. J. Alloys Compounds 687, 893–897. doi: 10.1016/j.jallcom.2016.06.182

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Дурду С., Актуг С. Л., Коркмаз К., Ялчин Э. и Актас С. (2018).Изготовление, характеристика и свойства in vitro покрытий TiO2 с включением серебра на титане с помощью термического испарения и микродугового оксидирования. Прибой. Пальто. Технол. 352, 600–608. doi: 10.1016/j.surfcoat.2018.08.050

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Эбрахими, Н., Заде, А.С.А.Х., Ваези, М.Р., и Мозафари, М. (2018). Новые двухслойные титановые имплантаты с покрытием из гидроксиапатита/оксида алюминия и кремнезема с использованием метода плазменного напыления. Прибой. Пальто. Технол. 352, 474–482. doi: 10.1016/j.surfcoat.2018.08.022

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Эль Хадад, А. А., Гарсия-Гальван, Ф. Р., Мезур, М. А., Хикман, Г. Дж., Солиман, И. Э., Хименес-Моралес, А., и др. (2020). Органо-неорганические гибридные покрытия, содержащие прекурсоры фосфора, полученные методом золь–гель на сплаве Ti6Al4V: оценка электрохимической и биосовместимости in vitro. Прог. Органическое пальто. 148:105834. doi: 10.1016/j.porgcoat.2020.105834

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ганапати, П., Манивасагам Г., Раджаманикам А. и Натараджан А. (2015). Исследования износа плазменного напыления Al2O3 и 8 молярного % стабилизированного иттрием покрытия ZrO2 на биомедицинском сплаве Ti-6Al-4V для применения в ортопедических суставах. Междунар. Дж. Наномед. 10(Прил. 1), 213–222. doi: 10.2147/IJN.S79997

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Гарсия-Касас, А., Агилера-Корреа, Дж. Дж., Медьеро, А., Эстебан, Дж., и Хименес-Моралес, А. (2019). Функционализация золь-гелевых покрытий фосфорорганическими соединениями для протезов. Коллоидный прибой. Б Биоинтерф. 181, 973–980. doi: 10.1016/j.colsurfb.2019.06.042

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Giavaresi, G., Giardino, R., Ambrosio, L., Battiston, G., Gerbasi, R., Fini, M., et al. (2003). Биосовместимость in vitro оксида титана для протезов, наноструктурированных методом металлоорганического химического осаждения из паровой фазы под низким давлением. Междунар. Дж. Артиф. Органы. 26, 774–780. дои: 10.1177/03

    80302600811

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Грир, А.И., Лим Т.С., Брайдон А.С. и Гадегаард Н. (2016). Механическая совместимость золь-гель отжига с титаном для ортопедических протезов. Дж. Матер. науч. Матер. Мед. 27:21. doi: 10.1007/s10856-015-5611-3

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Gu, H., Ding, Z., Yang, Z., Yu, W., Zhang, W., Lu, W., et al. (2019). Эволюция микроструктуры и электрохимические свойства микро/нанокомпозитов TiO2/Ti-35Nb-2Ta-3Zr, полученных методом фрикционного перемешивания. Матер. Дизайн 169:107680. doi: 10.1016/j.matdes.2019.107680

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Gu, M., Lv, L., Du, F., Niu, T., Chen, T., Xia, D., et al. (2018). Влияние термической обработки на прочность сцепления и остеоиндуктивную активность однослойных листов графена на титановых подложках. науч. Респ. 8:8141. doi: 10.1038/s41598-018-26551-w

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Го, Ю., Чен Д., Ченг М., Лу В., Ван Л. и Чжан X. (2013). Совместимость с костной тканью нового сплава Ti35Nb2Ta3Zr с низким модулем Юнга. Междунар. Дж. Мол. Мед. 31, 689–697. doi: 10.3892/ijmm.2013.1249

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Хафиз Н., Лю Дж., Ван Л., Вэй Д., Тан Ю., Лу В. и др. (2020). Сверхупругий отклик низкомодульного пористого сплава бета-типа Ti-35Nb-2Ta-3Zr, полученного методом лазерной плавки в порошковом слое. Доп.Производство. 34:101264. doi: 10.1016/j.addma.2020.101264

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Хафиз Н., Лю С., Лу Э., Ван Л., Лю Р., Лу В. и др. (2019). Механическое поведение и фазовое превращение сплава β-типа Ti-35Nb-2Ta-3Zr, изготовленного методом 3D-печати. J. Alloys Compounds 790, 117–126. doi: 10.1016/j.jallcom.2019.03.138

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Хамди, Д. А., Цзян, З.-Т., Но, К., Рахман, М. М., Lee, P.-C., Truc, L.N.T., et al. (2019). Исследование биосовместимости многослойных гидроксиапатитовых покрытий, синтезированных на сплавах Ti-6Al-4V методом ВЧ-магнетронного напыления, для протезно-ортопедических имплантатов. Заяв. Серф. науч. 463, 292–299. doi: 10.1016/j.apsusc.2018.08.157

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Хан, Ю., Хун, С.-Х., и Сюй, К. (2003). Структура и биологическая активность in vitro пленок на основе диоксида титана методом микродугового оксидирования. Прибой. Пальто.Технол. 168, 249–258. doi: 10.1016/s0257-8972(03)00016-1

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Hauschild, G., Hardes, J., Gosheger, G., Stoeppeler, S., Ahrens, H., Blaske, F., et al. (2015). Оценка костной интеграции тазобедренных протезов с PVD-покрытием на модели собаки. Биомед. Рез. Междунар. 2015:292406. дои: 10.1155/2015/292406

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Хэ, Ю., Чжан, Ю., Шэнь, X., Тао, Б., Лю Дж., Юань З. и соавт. (2018). Изготовление и свойства in vitro антибактериальных покрытий полидофамин-LL-37-POPC на титане, оксидированном микродугой. Коллоидный прибой. Б Биоинтерф. 170, 54–63. doi: 10.1016/j.colsurfb.2018.05.070

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Hempel, F., Finke, B., Zietz, C., Bader, R., Weltmann, K.D., и Polak, M. (2014). Антимикробная модификация поверхности титановых подложек с помощью плазменно-иммерсионной ионной имплантации и осаждения меди. Прибой. Пальто. Технол. 256, 52–58. doi: 10.1016/j.surfcoat.2014.01.027

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Хенч, Л.Л., и Уэст, Дж.К. (1990). Золь-гель процесс. Хим. Ред. 90, 33–72.

    Академия Google

    Хоркавцова Д., Новак П., Фиалова И., Черны М., Яблонска Э., Липов Дж. и соавт. (2017). Золь-гелевые покрытия Titania, содержащие серебро, на недавно разработанных сплавах TiSi и их антибактериальное действие. Матер.науч. англ. C Матер. биол. заявл. 76, 25–30. doi: 10.1016/j.msec.2017.02.137

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Hu, Y., Cai, K., Luo, Z., Zhang, Y., Li, L., Lai, M., et al. (2012). Регуляция дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток in vitro и остеогенеза in vivo путем модификации поверхности титанового сплава микросредой. Биоматериалы 33, 3515–3528. doi: 10.1016/j.biomaterials.2012.01.040

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Хуанг, Х.-H., Shiau, D.-K., Chen, C.-S., Chang, J.-H., Wang, S., Pan, H., et al. (2019). Иммерсионная ионно-имплантационная обработка азотной плазмой для повышения коррозионной стойкости, роста клеток кости и антибактериальной адгезии сплава Ti-6Al-4V в стоматологических применениях. Прибой. Пальто. Технол. 365, 179–188. doi: 10.1016/j.surfcoat.2018.06.023

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Хуанг, К., Элхули, Т.А., Лю, X., Чжан, Р., Ян, X., Шен, Z., и др. (2016). Реакция клеток SaOS-2 на макропористое покрытие TiO2 с включением бора, полученное микродуговым оксидированием на титане. Матер. науч. англ. C Матер. биол. заявл. 67, 195–204. doi: 10.1016/j.msec.2016.05.051

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Хуанг, К., Ли, X., Элкхули, Т. А., Лю, X., Чжан, Р., Ву, Х., и соавт. (2018). Cu-содержащие покрытия TiO2 с модулирующим действием на поляризацию макрофагов и бактерицидную способность, полученные методом микродугового оксидирования на титановых подложках. Коллоидный прибой. Б Биоинтерф. 170, 242–250. doi: 10.1016/j.colsurfb.2018.06.020

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Хусейн М.А., Адесина, А.Ю., Кумар, А.М., Сорур, А.А., Анках, Н., и Аль-Акили, Н. (2020). Механические, in-vitro коррозионные и трибологические характеристики покрытия TiN, полученного методом катодно-дугового физического осаждения из паровой фазы, на сплав Ti20Nb13Zr для биомедицинских применений. Тонкий. Твердые пленки 709:138183. doi: 10.1016/j.tsf.2020.138183

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Хван С., Лим С. Х. и Хан С. (2019). Тонкая пленка из сплава Ti–Mg с высокой адгезией и биоактивностью на полиэфиркетоне, сформированная методом PIII&D. Заяв. Серф. науч. 471, 878–886. doi: 10.1016/j.apsusc.2018.12.080

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Джемат, А., Газали, М.Дж., Разали, М., и Оцука, Ю. (2015). Поверхностные модификации и их влияние на титановые зубные имплантаты. Биомед. Рез. Междунар. 2015:7
    . дои: 10.1155/2015/7

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Ji, M.K., Lee, M.J., Park, S.W., Lee, K., Yun, K.D., Kim, H.S., et al.(2016). Оценка антибактериальной активности поверхности титана, модифицированной методом PVD/PACVD. Дж. Наноски. нанотехнологии. 16, 1656–1659. doi: 10.1166/jnn.2016.11924

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Цзинь Г., Цао Х., Цяо Ю., Мэн Ф., Чжу Х. и Лю Х. (2014). Остеогенная активность и антибактериальный эффект титана, имплантированного ионами цинка. Коллоидный прибой. Б Биоинтерф. 117, 158–165. doi: 10.1016/j.colsurfb.2014.02.025

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Калиарадж, Г.С., Баванилатамутия М., Кирубахаран К., Рамачандран Д., Дхарини Т., Вишванатан К. и др. (2016). Биологически вдохновленный титан с покрытием YSZ методом EB-PVD для биомедицинских применений. Прибой. Пальто. Технол. 307, 227–235. doi: 10.1016/j.surfcoat.2016.08.039

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Калияннан Г.В., Паланисами С.В., Приянка Э.Б., Тангавел С., Сиварадж С. и Ратанасами Р. (2020). Исследование применения золь-гелевых покрытий в энергетике – Обзор. Матер. Сегодня проц. doi: 10.1016/j.matpr.2020.03.484

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Канг Б.-Дж., Ким Х., Ли С.К., Ким Дж., Шен Ю., Юнг С. и др. (2014). Мезенхимальные стволовые клетки, полученные из пуповинной крови, посеянные на поликапролактоновое нановолокно, иммобилизованное фибронектином, улучшают сердечную функцию. Акта Биоматер. 10, 3007–3017. doi: 10.1016/j.actbio.2014.03.013

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Карбовничек, Дж., Muhaffel, F., Cempura, G., Cimenoglu, H., и Czyrska-Filemonowicz, A. (2017). Влияние состава электролита на микроструктуру, адгезию и биологическую активность покрытий микродугового оксидирования, полученных на биомедицинском сплаве Ti6Al7Nb. Прибой. Пальто. Технол. 321, 97–107. doi: 10.1016/j.surfcoat.2017.04.031

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Картикеян Дж., Берндт С., Тикканен Дж., Редди С. и Герман Х. (1997). Плазменный синтез порошков и осадков наноматериалов. Матер. науч. англ. А 238, 275–286. doi: 10.1016/s0921-5093(96)10568-2

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Каур, М., и Сингх, К. (2019). Обзор титана и сплавов на основе титана как биоматериалов для ортопедических применений. Матер. науч. англ. C Матер. биол. заявл. 102, 844–862. doi: 10.1016/j.msec.2019.04.064

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ке Д., Ву А. А., Бандйопадхьяй А. и Бозе С. (2019). Покрытие из легированного гидроксиапатита с регулируемым составом на титане с использованием лазерного и плазменного напыления для костных имплантатов. Акта Биоматер. 84, 414–423. doi: 10.1016/j.actbio.2018.11.041

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Киркланд, Н., Леспаньол, Дж., Бирбилис, Н., и Стайгер, М. (2010). Обзор скоростей биокоррозии магниевых сплавов. Коррозионная наука. 52, 287–291. doi: 10.1016/j.corsci.2009.09.033

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Котиан Р., Рао П. П. и Мадхьястха П. (2017). Рентгеноструктурный анализ гидроксиапатитовых покрытий в различных газовых средах плазмы на Ti и Ti-6Al-4V. евро. Дж. Дент. 11, 438–446. doi: 10.4103/ejd.ejd_100_17

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Куо, Т.-Ю., Чин, В.-Х., Чиен, К.-С., и Се, Ю.-Х. (2019). Механические и биологические свойства градиентно-пористых танталовых покрытий, нанесенных на имплантаты из титановых сплавов методом вакуумно-плазменного напыления. Прибой. Пальто. Технол. 372, 399–409. doi: 10.1016/j.surfcoat.2019.05.003

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Лаусмаа, Й., Касемо, Б.и Маттссон, Х. (1990). Спектроскопическая характеристика поверхности материалов титановых имплантатов. Заяв. Серф. науч. 44, 133–146. дои: 10.1016/0169-4332(90)

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Lee, H., Liao, J.-D., Sivashanmugan, K., Liu, B.H., Weng, S.-L., Juan, Y.-D., et al. (2017). Двойные свойства пористого титана с покрытием из диоксида циркония для повышения жесткости биокаркаса. Матер. Дизайн 132, 13–21. doi: 10.1016/j.matdes.2017.06.053

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ли, Л.-H., Kong, Y.-M., Kim, H.-W., Kim, Y.-W., Kim, H.-E., Heo, S.-J., et al. (2004). Улучшенные биологические характеристики титановых имплантатов благодаря модификации поверхности микродуговым оксидированием. Биоматериалы 25, 2867–2875. doi: 10.1016/j.biomaterials.2003.09.048

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Li, X., Wang, L., Yu, X., Feng, Y., Wang, C., Yang, K., et al. (2013). Танталовое покрытие на пористом каркасе Ti6Al4V с использованием химического осаждения из паровой фазы и предварительной биологической оценки. Матер. науч. англ. C Матер. биол. заявл. 33, 2987–2994. doi: 10.1016/j.msec.2013.03.027

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Ли, Ю., Ван, В., Дуань, Дж., и Ци, М. (2017). Супергидрофильное покрытие с тройной иерархической структурой макро/микро/нано на титане, полученное двухступенчатой ​​микродуговой оксидной обработкой, для биомедицинских применений. Прибой. Пальто. Технол. 311, 1–9. doi: 10.1016/j.surfcoat.2016.12.065

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ли, Ю., Wang, W., Liu, H., Lei, J., Zhang, J., Zhou, H., et al. (2018). Формирование и выполнение in vitro/in vivo «кортикоподобных» микро/наноструктурированных покрытий TiO2 на титане с помощью микродугового оксидирования. Матер. науч. англ. C Матер. биол. заявл. 87, 90–103. doi: 10.1016/j.msec.2018.02.023

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Li, Y., Wang, W., Yu, F., Wang, D., Guan, S., Li, Y., et al. (2020). Характеристика и цитосовместимость иерархических пористых покрытий TiO2, включающих кальций и стронций, путем одностадийного микродугового окисления. Матер. науч. англ. C Матер. биол. заявл. 109:110610. doi: 10.1016/j.msec.2019.110610

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Лин, З., Ли, С.-Дж., Сан, Ф., Ба, Д.-К., и Ли, Х.-К. (2019). Поверхностные характеристики зубного имплантата, модифицированного низкоэнергетической имплантацией ионов кислорода. Прибой. Пальто. Технол. 365, 208–213. doi: 10.1016/j.surfcoat.2018.09.003

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Лю, Д., Ян, Т., Ма, Х., и Лян, Ю. (2020). Микроструктура, биотрибологические свойства и биосовместимость титановых поверхностей с дозированным включением циркония в аморфных углеродных биокерамических композитных пленках. Прибой. Пальто. Технол. 385:125391. doi: 10.1016/j.surfcoat.2020.125391

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Лю С., Хань С., Чжан Л., Чен Л.-Ю., Ван Л., Чжан Л. и др. (2020а). Механизм упрочнения и микропиллярный анализ высокопрочного сплава эвтектического типа NiTi–Nb, полученного методом лазерной плавки в слое порошка. Композиты Часть B Eng. 200:108358. doi: 10.1016/j.compositesb.2020.108358

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Liu, S., Liu, J., Wang, L., Ma, R. L.-W., Zhong, Y., Lu, W., et al. (2020б). Сверхэластичное поведение эвтектической реакции на месте производства высокопрочного трехмерного пористого каркаса NiTi-Nb. Scripta Mater. 181, 121–126. doi: 10.1016/j.scriptamat.2020.02.025

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Лю, Ю.-К., Линь, Г.-S., Lee, Y.-T., Huang, T.-C., Chang, T.-W., Chen, Y.-W., et al. (2020). Микроструктура и клеточная реакция пористых гидроксиапатитовых покрытий на титановых дисках с использованием нового индуцированного парами порообразующего напыления атмосферной плазмой. Прибой. Пальто. Технол. 393:125837. doi: 10.1016/j.surfcoat.2020.125837

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Лю В., Ченг М., Вахафу Т., Чжао Ю., Цинь Х., Ван Дж. и др. (2015). Характеристики in vitro и in vivo стронцийсодержащего покрытия на низкомодульном сплаве Ti35Nb2Ta3Zr, сформированного методом микродугового оксидирования. Дж. Матер. науч. Матер. Мед. 26:203. doi: 10.1007/s10856-015-5533-0

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Лю, В., Лю, С., и Ван, Л. (2019). Модификация поверхности биомедицинского титанового сплава: микроморфология, эволюция микроструктуры и биомедицинские применения. Покрытия 9:249. doi: 10.3390/покрытия 49

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Любас М., Ясински Дж. Дж., Елен П. и Ситарз М.(2018). Влияние золь-гелевого покрытия ZrO 2 на прочность соединения Ti 99.2 – фарфор исследовано с помощью механических испытаний и рамановской спектроскопии. Дж. Мол. Структура 1168, 316–321. doi: 10.1016/j.molstruc.2018.04.086

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Lv, Y., Wu, Y., Lu, X., Yu, Y., Fu, S., Yang, L., et al. (2019). Микроструктура, биокоррозия и биологические свойства покрытий TiO2 с включением Ag: влияние содержания Ag2O. Керамика Междунар. 45, 22357–22367.doi: 10.1016/j.ceramint.2019.07.265

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Малеки-Гале, Х., Хафези, М., Хадипур, М., Надернежад, А., Агайе, Э., Бехнамян, Ю., и соавт. (2015). Влияние покрытия из силиката трикальция-магния на электрохимическое и биологическое поведение сплавов Ti-6Al-4V. PLoS One 10:e0138454. doi: 10.1371/journal.pone.0138454

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Мао, Ю., и Глисон, К.К. (2004). Химическое осаждение из паровой фазы полиглицидилметакрилата горячими нитями с использованием трет-бутилпероксида в качестве инициатора. Ленгмюр 20, 2484–2488. DOI: 10.1021/la0359427

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Марш, Э.П., Квик, Т., Уленброк, С., и Краус, Б. (2010). Системы осаждения, системы ALD, системы CVD, методы осаждения, методы ALD и методы CVD. Патент США №: US20100075037A1. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам.

    Академия Google

    Matter, P., and Burch, H. (1990). Клинический опыт с титановыми имплантатами, особенно с системой пластин с ограниченным контактом для динамической компрессии. Арх. Ортопедический травматологический хирург. 109, 311–313. дои: 10.1007/bf00636167

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Мохаммед Хусейн, С., и Талиб Мохаммед, М. (2019). Чистые и двухслойные золь-гелевые нанослои, полученные на новой поверхности титана, для несущих нагрузок. Матер. Сегодня проц. 18, 2217–2224. doi: 10.1016/j.matpr.2019.07.001

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Немати, А., Сагафи, М., Хамсе, С., Алибахши Э., Зарринтай П. и Саеб М. Р. (2018). Тонкие пленки TixNy с магнетронным напылением, нанесенные на сплавы на основе титана для биомедицинских применений: взаимосвязь состав-микроструктура-свойства. Прибой. Пальто. Технол. 349, 251–259. doi: 10.1016/j.surfcoat.2018.05.068

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Нииноми М., Лю Ю., Накаи М., Лю Х. и Ли Х. (2016). Биомедицинские титановые сплавы с модулями Юнга, близкими к модулям кортикальной кости. Реген.Биоматер. 3, 173–185. doi: 10.1093/rb/rbw016

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Отуки, К., Осака, А., Иида, Х., и Охта, К. (1999). Биосовместимый титановый имплантат. Патент США №: US 6544288 B2. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам.

    Академия Google

    Оцука Ю., Кавагути Х. и Муто Ю. (2016). Циклическое расслаивание гидроксиапатитового покрытия, напыленного плазмой, на подложках Ti-6Al-4V в моделируемой жидкости организма. Матер. науч. англ. C Матер. биол. заявл. 67, 533–541. doi: 10.1016/j.msec.2016.05.058

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Палла-Рубио Б., Араужо-Гомес Н., Фернандес-Гутьеррес М., Рохо Л., Суай Дж., Гурручага М. и др. (2019). Синтез и характеристика гибридных материалов кремний-хитозан в качестве антибактериальных покрытий для титановых имплантатов. Углевод. Полим. 203, 331–341. doi: 10.1016/j.carbpol.2018.09.064

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Пан, Дж., Прабакаран, С., и Раджан, М. (2019). In-vivo оценка композитного покрытия, замещенного минералами, гидроксиапатита/полисорбитсебацината глутамата (PSSG) на металлическом титановом имплантате для ортопедической имплантации. Биомед. Фармацевт. 119:109404. doi: 10.1016/j.biopha.2019.109404

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Park, S.W., Lee, D., Lee, H.R., Moon, H.J., Lee, B.R., Ko, W.K., et al. (2015). Создание функционализированного полимерного нанослоя на поверхности имплантата с помощью инициированного химического осаждения из паровой фазы (iCVD). J. Colloid Interf. науч. 439, 34–41. doi: 10.1016/j.jcis.2014.10.018

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Прачар П., Бартакова С., Брезина В., Цврчек Л. и Ванек Дж. (2015). Цитосовместимость имплантатов, покрытых нитридом титана и нитридом циркония. Братислав. Лек. Листы. 116, 154–156. doi: 10.4149/bll_2015_031

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Рабадиа, К.Д., Лю, Ю.J., Chen, L.Y., Jawed, S.F., Wang, L.Q., Sun, H., et al. (2019). Деформационно-прочностные характеристики фаз Лавеса в титановых сплавах. Матер. Дизайн 179:107891. doi: 10.1016/j.matdes.2019.107891

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Рабадиа, К.Д., Лю, Ю.Дж., Ван, Л., Сунь, Х., и Чжан, Л.К. (2018). Выделение фазы Лавеса в сплавах Ti-Zr-Fe-Cr с высокой прочностью и большой пластичностью. Матер. Дизайн 154, 228–238. doi: 10.1016/j.матдес.2018.05.035

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ран, Р., Лю, Ю., Ван, Л., Лу, Э., Се, Л., Лу, В., и др. (2018). а? Механизм мартенситного и аморфного фазового превращения в сплаве tinbtazr с включением частиц tio2 при обработке трением с перемешиванием. Металлургический матер. Транс. А 49, 1986–1991 гг. doi: 10.1007/s11661-018-4577-4

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Робертсон, С. Ф., Бандйопадхьяй, А., и Бозе, С.(2019). Интерфейс нанотрубок титана для повышения адгезионной прочности золь-гелевых покрытий гидроксиапатита на Ti-6Al-4V для ортопедических применений. Прибой. Пальто. Технол. 372, 140–147. doi: 10.1016/j.surfcoat.2019.04.071

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ромеро-Гавилан Ф., Араужо-Гомес Н., Гарсия-Арнаес И., Мартинес-Рамос К., Элорца Ф., Аскаргорта М. и др. (2019). Влияние включения стронция в золь-гель биоматериалы на их адсорбцию белков и взаимодействие с клетками. Коллоидный прибой. Б Биоинтерф. 174, 9–16. doi: 10.1016/j.colsurfb.2018.10.075

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Ромеро-Гавилан Ф., Араухо-Гомес Н., Санчес-Перес А.М., Гарсия-Арнаес И., Элорца Ф., Аскаргорта М. и др. (2018). Биоактивный потенциал кремнеземных покрытий и его влияние на адгезию белков к титановым имплантатам. Коллоидный прибой. Б Биоинтерфейсы 162, 316–325. doi: 10.1016/j.colsurfb.2017.11.072

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Салим, С., Ахмад Р., Аюб Р., Ихлак У., Джин В. и Чу П. К. (2017). Исследование наноструктурированной пленки оксида циркония на подложке Ti6Al4V для улучшения трибологических свойств, полученной PIII&D. Заяв. Серф. науч. 394, 586–597. doi: 10.1016/j.apsusc.2016.09.091

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Сантос, Н. М., Мариано, С. Ф. М., и Уэда, М. (2019). Осаждение углеродных пленок в качестве защитного покрытия трубы из титанового сплава с использованием системы PIII&D. Прибой.Пальто. Технол. 375, 164–170. doi: 10.1016/j.surfcoat.2019.03.083

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Сарраф, М., Разак, Б.А., Насири-Табризи, Б., Даббаг, А., Касим, Н.Х.А., Басирун, В.Дж., и соавт. (2017). Наномеханические свойства, износостойкость и характеристика in-vitro нанотрубок Ta2O5, покрывающих биомедицинский Ti-6Al-4V. Дж. Мех. Поведение Биомед. Матер. 66, 159–171. doi: 10.1016/j.jmbbm.2016.11.012

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Седельникова М.Б., Комарова Е.Г., Шаркеев Ю.П., Толкачева Т.В., Хлусов И.А., Литвинова Л.С. и др. (2017). Сравнительные исследования структуры и свойств микродуговых волластонит-кальций-фосфатных покрытий на сплаве титана и циркония-ниобия. Биоакт. Матер. 2, 177–184. doi: 10.1016/j.bioactmat.2017.01.002

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Шанаги, А., и Чу, П.К. (2019a). Повышение механических свойств и коррозионной стойкости сплава NiTi методом иммерсионной ионной имплантации в углеродной плазме. Прибой. Пальто. Технол. 365, 52–57. doi: 10.1016/j.surfcoat.2018.04.027

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Шанаги, А., и Чу, П.К. (2019b). Исследование механизма коррозии NiTi, модифицированного углеродной плазменной иммерсионной ионной имплантацией (C-PIII), методом электрохимической импедансной спектроскопии. J. Alloys Compounds 790, 1067–1075. doi: 10.1016/j.jallcom.2019.03.272

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Шоу, Л. Л., Гоберман, Д., Ren, R., Gell, M., Jiang, S., Wang, Y., et al. (2000). Зависимость микроструктуры и свойств наноструктурированных покрытий от условий плазменного напыления. Прибой. Пальто. Технол. 130, 1–8. doi: 10.1016/s0257-8972(00)00673-3

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Шен, X., Пинг, Л., Ван, Л., Лю, К., Лю, Дж., и Дэн, З. (2020). Повышение стабильности и биологической активности микродуговых оксидированных пористых покрытий из фосфата кальция/диоксида титана путем предварительной обработки высокоэнергетической дробеструйной обработкой. Керамика Междунар. 46, 2041–2048 гг. doi: 10.1016/j.ceramint.2019.09.183

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ши, К., Цянь, З., Лю, Д., и Лю, Х. (2017). Модификация поверхности дентального титанового имплантата методом послойной электростатической самосборки. Фронт. Физиол. 8:574. doi: 10.3389/fphys.2017.00574

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Шиау, Д.-К., Ян, К.-Х., Сунь, Ю.-С., Ву, М.-Ф., Пан, Х., и Хуанг, Х.-ЧАС. (2019). Повышение реакции крови и антибактериальной адгезии поверхности титана с помощью иммерсионной ионной имплантации кислородной плазмы. Прибой. Пальто. Технол. 365, 173–178. doi: 10.1016/j.surfcoat.2018.05.029

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Сингх Д., Сингх Р., Бопараи К., Фарина И., Фео Л. и Верма А. К. (2018). In-vitro исследования биомедицинских имплантатов из нержавеющей стали 316 L, изготовленных методом FDM, сглаживания паром и литья по выплавляемым моделям. Композиты Часть B Eng. 132, 107–114. doi: 10.1016/j.compositesb.2017.08.019

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Сомани, П.Р., Сомани, С.П., и Умено, М. (2006). Планирование нанографенов из камфоры методом CVD. Хим. физ. лат. 430, 56–59. doi: 10.1016/j.cplett.2006.06.081

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Соуза, Дж.К.М., Сорди, М.Б., Канадзава, М., Равиндран, С., Энрикес, Б., Сильва, Ф.С., и соавт. (2019). Наноразмерная модификация поверхности титановых имплантатов для улучшения остеоинтеграции. Акта Биоматер. 94, 112–131. doi: 10.1016/j.actbio.2019.05.045

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Тан Ю., Ву К., Тянь П., Чжао К. и Ву З. (2020). Изготовление и индуцированная минерализация биопьезоэлектрического керамического покрытия на титановых сплавах. Керамика Междунар. 46, 4006–4014. doi: 10.1016/j.ceramint.2019.10.040

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Тангавел, Э., Дхандапани, В.С., Дхармалингам, К., Marimuthu, M., Veerapandian, M., Arumugam, M.K., et al. (2019). Покрытие NiTi/Ag, полученное методом радиочастотного магнетронного напыления, на подложке из титанового сплава с повышенной биосовместимостью и долговечностью. Матер. науч. англ. C Матер. биол. заявл. 99, 304–314. doi: 10.1016/j.msec.2019.01.099

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Toirac, B., Garcia-Casas, A., Cifuentes, S.C., Aguilera-Correa, J.J., Esteban, J., Mediero, A., et al. (2020). Электрохимическая характеристика покрытий для местной профилактики кандидозных инфекций на биоматериалах на основе титана. Прогр. Органическое пальто. 146:105681. doi: 10.1016/j.porgcoat.2020.105681

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Уэда, М., Оливейра, Р. М., Росси, Дж. О., Мелло, С. Б., Рангель, Р. С. К., и Виейра, М. С. (2013). Усовершенствования процессов плазменно-иммерсионной ионной имплантации (PIII) и осаждения (PIII&D) для модификации поверхности материалов. Прибой. Пальто. Технол. 229, 97–104. doi: 10.1016/j.surfcoat.2012.06.057

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Вагабзаде С., Рой, М., Бандйопадхьяй, А., и Бозе, С. (2015). Оценка фазовой стабильности и биологических свойств гидроксиапатитовых покрытий, наносимых плазменным напылением, для ортопедических и стоматологических применений. Акта Биоматер. 17, 47–55. doi: 10.1016/j.actbio.2015.01.022

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Вирачами, С., Хамид, П., Сен, Д., Дэш, С., и Манивасагам, Г. (2018). Исследования механической, биосовместимости и антибактериальной активности плазменных напыленных нано/микронных керамических двухслойных покрытий на сплаве Ti-6Al-4V для биомедицинского применения. Дж. Наноски. нанотехнологии. 18, 4515–4523. doi: 10.1166/jnn.2018.15332

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Ван, Д., и Бирваген, Г. П. (2009). Золь-гель покрытия на металлах для защиты от коррозии. Прогр. Органическое пальто. 64, 327–338. doi: 10.1016/j.porgcoat.2008.08.010

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ван Л., Лу В., Цинь Дж., Чжан Ф. и Чжан Д. (2009). Влияние холодной деформации на мартенситное превращение и механические свойства сплава Ti–Nb–Ta–Zr. J. Alloys Compounds 469, 512–518. doi: 10.1016/j.jallcom.2008.02.032

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Wang, L., Qu, J., Chen, L., Meng, Q., Zhang, L.-C., Qin, J., et al. (2015). Исследование механизмов деформации в сплаве Ti-35Nb-2Ta-3Zr β-типа с помощью FSP, приводящего к упрочнению поверхности. Металлург. Матер. Транс. А 46, 4813–4818. doi: 10.1007/s11661-015-3089-8

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ван Ю., Ю, Х., Чен, К., и Чжао, З. (2015). Обзор биосовместимости титановых сплавов, покрытых микродуговым оксидированием. Матер. Дизайн 85, 640–652. doi: 10.1016/j.matdes.2015.07.086

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ван Л., Ван К., Чжан Л. К., Чен Л., Лу В. и Чжан Д. (2016). Фазовое превращение и деформационное поведение никель-титановой проволоки, соединенной эвтектикой NiTi-Nb. науч. Реп. 6:23905. дои: 10.1038/srep23905

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ван, К., Qiao, Y., Cheng, M., Jiang, G., He, G., Chen, Y., et al. (2016). Переплетенный пористый титан, имплантированный танталом, способствует поверхностной остеоинтеграции и врастанию кости. науч. Респ. 6:26248. дои: 10.1038/srep26248

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ван Л., Ван Ю., Хуанг В., Лю Дж., Тан Ю., Чжан Л. и др. (2020). Растягивающее и сверхэластичное поведение Ti-35Nb-2Ta-3Zr с градиентной структурой. Матер. Дизайн 194:108961. doi: 10.1016/j.matdes.2020.108961

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Wang, Q., Zhou, P., Liu, S., Attarilar, S., Ma, R.L., Zhong, Y., et al. (2020). Многомасштабная обработка поверхности титановых имплантатов для быстрой остеоинтеграции: обзор. Наноматериалы 10:1244. doi: 10.3390/nano10061244

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Wang, L., Xie, L., Lv, Y., Zhang, L.-C., Chen, L., Meng, Q., et al. (2017). Эволюция микроструктуры и сверхэластичное поведение в сплаве Ti-35Nb-2Ta-3Zr, обработанном трением с перемешиванием. Acta Mater. 131, 499–510. doi: 10.1016/j.actamat.2017.03.079

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ван, Л., Се, Л., Чжан, Л.-К., Чен, Л., Дин, З., Лв, Ю., и др. (2018). Эволюция микроструктуры и сверхэластичность слоистого пористого металла NiTiNb, полученного эвтектической реакцией. Acta Mater. 143, 214–226. doi: 10.1016/j.actamat.2017.10.021

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ван, С., Ян, К., Рен, Л., Шен, М.и Ян, К. (2014). Изучение антибактериальных характеристик медьсодержащего сплава на основе кобальта. Матер. лат. 129, 88–90. doi: 10.1016/j.matlet.2014.05.020

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ву, В.-Ю., Чан, М.-Ю., Сюй, Ю.-Х., Чен, Г.-З., Ляо, С.-К., Ли, К.-Х., и др. др. (2019). Биоприменение тонких пленок TiN, нанесенных с помощью мощного импульсного магнетронного распыления. Прибой. Пальто. Технол. 362, 167–175. doi: 10.1016/j.surfcoat.2019.01.106

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ся, К., Ma, X., Zhang, X., Li, K., Tan, J., Qiao, Y., et al. (2020). Улучшенные физико-химические и биологические свойства медицинского титана, имплантированного двойными ионами C/Cu. Биоакт. Матер. 5, 377–386. doi: 10.1016/j.bioactmat.2020.02.017

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Сяо М., Чен Ю. М., Бяо М. Н., Чжан X. Д. и Ян Б. К. (2017). Биофункционализация биомедицинских металлов. Матер. науч. англ. C Матер. биол. заявл. 70 (ч. 2), 1057–1070. дои: 10.1016/мс.2016.06.067

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Xu, J., Li, Y., Zhou, X., Li, Y., Gao, Z.D., Song, Y.Y., et al. (2016). Graphitic C3 N4 – Сенсибилизированные слои нанотрубок TiO2: активируемая видимым светом эффективная безметалловая антимикробная платформа. Химия 22, 3947–3951. doi: 10.1002/chem.201505173

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Xu, R., Yang, X., Jiang, J., Li, P., Zhang, X., Wu, G., et al. (2015).Влияние плазменно-иммерсионной имплантации серебра на поверхностные характеристики и цитосовместимость пленок нитрида титана. Прибой. Пальто. Технол. 279, 166–170. doi: 10.1016/j.surfcoat.2015.08.033

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ян, П., Хуанг, Н., Ленг, Ю., Ван, Г., Чжао, А., Чен, Дж., и другие. (2007). Функциональные неорганические пленки производства PIII(-D) для модификации поверхности биоматериалов, контактирующих с кровью: параметры изготовления, характеристики и антитромботические свойства. Прибой. Пальто. Технол. 201, 6828–6832. doi: 10.1016/j.surfcoat.2006.09.014

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Йетим, Т. (2017). Исследование коррозионных свойств технически чистого титана, легированного Ag, покрытого TiO 2 , в различных биологических средах. Прибой. Пальто. Технол. 309, 790–794. doi: 10.1016/j.surfcoat.2016.10.084

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Юн, Ю. Х., Ли, С. Дж., Чой, Г. Р., Ли, Х.Р., Ли Д., Хео Д. Н. и соавт. (2019). Простая и легкая подготовка титанового имплантата, иммобилизованного рекомбинантным морфогенетическим белком-2 кости человека, с помощью метода инициированного химического осаждения из паровой фазы для стимулирования остеогенеза для применения в инженерии костной ткани. Матер. науч. англ. C Матер. биол. заявл. 100, 949–958. doi: 10.1016/j.msec.2019.03.048

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Юсефи М., Дадашпур М., Хиджази М., Хасанзаде М., Behnam, B., de la Guardia, M., et al. (2017). Антибактериальная активность оксида графена как нового боевого наноматериала для борьбы с бактериями с множественной лекарственной устойчивостью. Матер. науч. англ. C Матер. биол. заявл. 74, 568–581. doi: 10.1016/j.msec.2016.12.125

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Ю Л., Джин Г., Оуян Л., Ван Д., Цяо Ю. и Лю Х. (2016). Антибактериальная активность, остеогенное и ангиогенное поведение медьсодержащего титана, синтезированного PIII&D. Дж. Матер. хим. Б 4, 1296–1309. дои: 10.1039/c5tb02300a

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Ю Л., Тянь Ю., Цяо Ю. и Лю Х. (2017). Mnсодержащая поверхность титана с благоприятными остеогенными и антимикробными функциями, синтезированная PIII&D. Коллоидный прибой. Б Биоинтерфейсы 152, 376–384. doi: 10.1016/j.colsurfb.2017.01.047

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Ю, Ю., Цзинь, Г., Сюэ, Ю., Ван, Д., Лю, X., и Сунь, Дж. (2017). Многофункциональность титана, совместно имплантированного с двойным ионом Zn/Mg, в отношении остеогенеза, ангиогенеза и ингибирования бактерий для зубных имплантатов. Акта Биоматер. 49, 590–603. doi: 10.1016/j.actbio.2016.11.067

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Чжан, К., Дин, З., Се, Л., Чжан, Л.-К., Ву, Л., Фу, Ю., и др. (2017). Электрохимическое поведение и поведение in vitro наноразмерных композитов Ti-6Al-4V и TiO2, изготовленных методом фрикционного перемешивания. Заяв. Серф. науч. 423, 331–339. doi: 10.1016/j.apsusc.2017.06.141

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Чжан, Л. К., и Чен, Л. Ю. (2019). Обзор биомедицинских титановых сплавов: последние достижения и перспективы. Доп. англ. Матер. 21:1215. doi: 10.1002/адем.201801215

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Чжан, Л.-К., Чен, Л.-Ю., и Ван, Л. (2020). Модификация поверхности титана и титановых сплавов: технологии, разработки и интересы будущего. Доп. англ. Матер. 22:1258. doi: 10.1002/адем.201

    8

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Zhang, X., Peng, Z., Lu, X., Lv, Y., Cai, G., Yang, L., et al. (2020). Эволюция микроструктуры и биологические характеристики покрытия TiO2 с медью, полученного путем одностадийного микродугового оксидирования. Заяв. Серф. науч. 508:144766. doi: 10.1016/j.apsusc.2019.144766

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Чжан, М., Пу, X., Чен, X.и Инь, Г. (2019). Эффективность биоактивного стеклокерамического покрытия на основе CaO-MgO-SiO2 методом плазменного напыления на сплаве Ti-6Al-4V in vivo для регенерации кости. Гелион 5:e02824. doi: 10.1016/j.heliyon.2019.e02824

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Zhang, X., Li, C., Yu, Y., Lu, X., Lv, Y., Jiang, D., et al. (2019). Характеристика и свойства бифункциональных покрытий TiO2 для микродугового оксидирования, содержащих цинк: влияние различных источников цинка. Керамика Междунар. 45, 19747–19756. doi: 10.1016/j.ceramint.2019.06.228

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Чжао Дж., Го Ю., Лан А., Луо В., Ван Х., Фу Л. и др. (2018). Влияние поверхности титана, обработанной химическим осаждением из паровой фазы с усилением аминоплазмы, на клетки Шванна. Дж. Биомед. Матер. Рез. А 106, 265–271. doi: 10.1002/jbm.a.36167

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Чжэн, Л., Цянь, С.и Лю, XY (2020). Индуцированная антибактериальная способность покрытий TiO2 в видимом свете посредством имплантации ионов азота. Пер. Цветные металлы Soc. Китай 30, 171–180. doi: 10.1016/S1003-6326(19)65189-7

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Чжун, С.-П. (1999). Способ нанесения на подложку биоактивного/биосовместимого покрытия. Патент США №: US5869127A. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам.

    Академия Google

    Чжун, С.-П. (2001). Гибридное покрытие для медицинских устройств. Патент США №: US-6179817-B1. Вашингтон, округ Колумбия: Ведомство США по патентам и товарным знакам.

    Академия Google

    Zhu, C., Lv, Y., Qian, C., Qian, H., Jiao, T., Wang, L., et al. (2016). Пролиферация и остеогенная дифференциация крысиных СККМ на новом нанокомпозите с металлической матрицей Ti/SiC, модифицированном трением с перемешиванием. науч. Респ. 6:38875. дои: 10.1038/srep38875

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Чжу, Дж., Ван С., Коу Л., Чжэн Л. и Чжан Х. (2020). Прогноз параметров управления, соответствующих летящим частицам в атмосферном плазменном аэрозоле, с использованием сверточных нейронных сетей. Прибой. Пальто. Технол. 394:125862. doi: 10.1016/j.surfcoat.2020.125862

    Полнотекстовая перекрестная ссылка | Академия Google

    Зябка М., Киска Дж., Тренчек-Заяц А., Радецка М., Холева-Ковальска К., Бисеник И. и соавт. (2020). Антибактериальные композитные гибридные покрытия ветеринарных медицинских имплантатов. Матер. науч. англ. C Матер. биол. заявл. 112:110968. doi: 10.1016/j.msec.2020.110968

    Реферат PubMed | Полный текст перекрестной ссылки | Академия Google

    Характеристики и применение титана

    Характеристики и применение титана



    Просмотры сообщений: 1202

    Титан — серебристо-белый металл с температурой плавления 1668°C. По сравнению с другими металлами титан имеет больше и лучшие характеристики, поэтому его используют в различных сценариях.Итак, в этой статье давайте рассмотрим характеристики и области применения титана .

    Характеристики и применение титана

    1. Низкая плотность, высокая удельная прочность

    Плотность металлического титана составляет 4,51 г/см³, что выше, чем у алюминия, но ниже, чем у стали, меди и никеля , но его удельная прочность выше, чем у алюминиевого сплава и высокопрочной легированной стали. Высокая удельная прочность указывает на то, что металл легкий и высокопрочный, поэтому титан является легким и высокопрочным металлическим конструкционным материалом.

    Высокая удельная прочность титана позволяет широко использовать его при разработке передовых технологий, таких как авиация, космонавтика, ракеты и вооружение. Кроме того, титан и титановые сплавы также используются в защитных кольцах высокоскоростных вращающихся генераторов, больших лопатках паровых турбин, высококачественных велосипедах, клюшках для гольфа и шестах для прыжков в высоту.

    2. Низкий модуль упругости

    Модуль упругости титана составляет 106,4 ГПа при комнатной температуре, что на 57% больше, чем у стали.Это свидетельствует о том, что способность титана сопротивляться нормальной деформации ниже, чем у стали, поэтому применение титана ограничено и он не подходит для жестких конструкционных деталей.

    Модуль упругости титана уменьшается с повышением температуры. Титан используется при условии, что температура окружающей среды выше 300 ℃, модуль упругости будет значительно снижен.

    3. Низкая теплопроводность

    Механизм теплопередачи титана в основном представляет собой электронную теплопроводность, за которой следует решеточная теплопроводность.Согласно фактическим результатам испытаний, теплопроводность титана составляет 0,1507 Дж, что составляет одну пятую от низкоуглеродистой стали и одну пятую от меди, аналогичной нержавеющей стали.

    4. Прочность на растяжение близка к пределу текучести.

    Титан имеет высокий коэффициент текучести (предел прочности при растяжении/предел текучести), что приводит к плохой пластической деформации при формовании. Кроме того, отношение предела текучести титана к модулю упругости больше, поэтому упругость титана при формовании больше.

    5. Немагнитный, нетоксичный

    Титан является немагнитным металлом и не намагничивается в большом магнитном поле. Титановые кардиостимуляторы не боятся грозы и имеют хорошую совместимость с тканями и кровью человека, поэтому они приняты медицинским сообществом.

    6. Высокая эффективность защиты от демпфирования

    После того, как металлический титан подвергается механической вибрации и электрической вибрации, время затухания его вибрации является самым продолжительным по сравнению со сталью и медью.Это исполнение из титана можно использовать в качестве камертона, вибрирующего элемента медицинского ультразвукового измельчителя и вибрирующей пленки высококачественного акустического динамика.

    7. Хорошая термостойкость

    Новый титановый сплав можно использовать в течение длительного времени при температуре 600°C и выше. С развитием авиационной и аэрокосмической промышленности жаропрочные титановые сплавы применяются в таких деталях, как стартовые диски, лопасти, хвостовая часть фюзеляжа, направляющие, впускные витки.

    8.Хорошая устойчивость к низким температурам

    Титановые сплавы низкотемпературные, представленные ТА7 (Ti-5Al-2,5Sn) , ТС4 ( Ti-6Al-4V ), Ti-2,5Zr-1,5Mo и др., прочность которых повышается с понижением температуры, но пластическое изменение невелико. Они сохраняют хорошую пластичность и ударную вязкость при низких температурах и избегают хладноломкости металлов. Поэтому они являются идеальным материалом для криогенных контейнеров, резервуаров для хранения и другого оборудования.

    9. Высокая производительность геттера

    Титан — химически очень активный металл, способный реагировать со многими элементами и соединениями при высоких температурах. Геттер титана в основном относится к реакции с углеродом, водородом, азотом и кислородом при высоких температурах.

    10. Сильная коррозионная стойкость

    Титан — очень активный металл. Его равновесный потенциал очень низок, а склонность к термодинамической коррозии в среде высока.Но на самом деле титан очень стабилен во многих средах. Например, титан устойчив к коррозии в окислительных, нейтральных и слабых восстановительных средах.

    Это связано с тем, что титан имеет большое сродство с кислородом. На воздухе или в кислородсодержащей среде на поверхности титана образуется плотная прочная адгезионная и инертная оксидная пленка, предохраняющая титановую матрицу от коррозии. Даже из-за механического износа он быстро заживает или снова регенерирует, что показывает, что титан является металлом с сильной склонностью к пассивации.

    Заключение 

    Спасибо, что прочитали нашу статью, и мы надеемся, что она поможет вам лучше понять характеристики и области применения титана. Если вы хотите узнать больше о титановых сплавах и титановых сплавах , мы хотели бы посоветовать вам посетить Advanced Refractory Metals (ARM) для получения дополнительной информации.

    Штаб-квартира в Лейк-Форест, Калифорния, США, Advanced Refractory Metals ( ARM) — ведущий производитель и поставщик тугоплавких металлов по всему миру, предоставляющий клиентам высококачественные тугоплавкие металлы и сплавы, такие как титан , титановые сплавы , вольфрам, молибден, тантал, рений , и цирконий по очень конкурентоспособной цене.

    6 удивительных фактов о титане


    Титан с атомным номером 22 является тугоплавким металлом, который широко используется в аэрокосмической и обрабатывающей промышленности. Его прочные и легкие свойства делают его идеальным для аэрокосмической и производственной промышленности. Однако, даже если вы слышали о титане, вероятно, есть некоторые вещи об этом металле, которых вы не знаете.

    № 1) В два раза прочнее алюминия

    .

    По сравнению с алюминием титан примерно в два раза прочнее.Для применений с высокими нагрузками, требующих прочного металла, нет замены титану. Хотя прочность стали равна прочности титана, сталь весит примерно на 45% больше, чем ее аналог из титана.

    #2) Обладает естественной устойчивостью к коррозии

    Титан не только прочный и легкий; он также естественно устойчив к коррозии. Когда титан первоначально подвергается воздействию кислорода, на нем образуется тонкий слой оксида, который защищает остальную часть металла от дальнейшей коррозии.Некоторые металлообрабатывающие компании также добавляют другие металлы для создания титановых сплавов с превосходным уровнем защиты от коррозии.

    # 3) Это не происходит естественным образом

    Вопреки распространенному мнению, титан не встречается в природе. Скорее, он содержится в минералах рутиле, ильмените и сфене. Эти минералы собирают, после чего извлекают титан.

    #4) Используется для медицинских имплантатов

    Титан

    часто используется для медицинских имплантатов, потому что он редко отторгается человеческим организмом.Как объясняется в этой статье в Википедии, он считается самым биосовместимым металлом в мире. Титан способен выдерживать уникальные условия внутри человеческого тела. В то же время он имеет меньший риск отторжения, чем другие металлы, используемые для медицинских имплантатов.

    #5) Только 0,63% земной коры состоит из титана

    Будучи девятым по распространенности элементом в земной коре, титан встречается относительно редко. Исследования показывают, что на прочный и легкий металл приходится примерно 0.63% земной коры. При наличии такого небольшого количества титана его добыча и производство обходятся дороже, чем другие металлы. Конечно, его уникальные свойства — прочность, легкость и естественная устойчивость к коррозии — делают титан выгодным вложением в определенные области применения.

    #6) Имеет высокую температуру плавления

    Титан

    также имеет высокую температуру плавления. При нагревании титан не сжижается, пока не достигнет 3034 градусов по Фаренгейту. Чтобы представить это число в перспективе, температура плавления алюминия составляет всего 1221 градус по Фаренгейту, тогда как температура плавления железа составляет 2750 градусов по Фаренгейту.При этом титан по-прежнему имеет более низкую температуру плавления вольфрама. В естественной форме температура плавления вольфрама составляет 6 192 градуса по Фаренгейту.

    Нет тегов для этого поста.

    Формирование, характеристики и промышленное применение – Nova Science Publishers

    Содержание

    Содержание

    Предисловие

    Глава 1. Значение сплавов на основе титана для промышленного применения
    (I.Гурраппа, И.В.С. Яшвант, А.К. Гогия и Дж.С. Burnell-Gray, Лаборатория оборонных металлургических исследований, Kanchanbagh PO, Хайдарабад, Индия и др.)

    Глава 2. Термомеханическая обработка (ТМО) и индуцированное деформацией фазовое превращение в титановых сплавах
    (Али Деган-Маншади и Риан Дж. Диппенаар, Инженерный факультет, Университет Вуллонгонга, Вуллонгонг, Новый Южный Уэльс, Австралия, и др.)

    Глава 3. Селективное лазерное плавление сплава Ti-24Nb-4Zr-8Sn для биомедицинских применений
    (Лай-Чанг Чжан, Хуяр Аттар и Чао Ян, Инженерная школа, Университет Эдит Коуэн, Джоондалуп, Перт, Вашингтон, Австралия, и другие )

    Глава 4.Селективное лазерное плавление коммерчески чистого титана: уплотнение, микроструктура и характеристики износа
    (Донгдонг Гу, Колледж материаловедения и технологии, Нанкинский университет аэронавтики и астронавтики, Нанкин, Китай)

    Глава 5. Изготовление и определение характеристик пористого бета-титанового сплава
    (Liqiang Wang, Xiaoxing Cheng, Yue Li, Kelvin Wai Kwok Yeung, Weijie Lu, Jining Qin and Di Zhang, Государственная ключевая лаборатория композитов с металлической матрицей, Шанхайский университет Цзяо Тонг, Шанхай , Китай и др.)

    Глава 6.Влияние добавки кислорода на микроструктуру и механические свойства бета-титанового сплава Ti-Nb-Ta-Zr
    (Лицян Ван, Вэйцзе Лу, Чжэнцзе Линь, Минмин Ван, Цяньцянь Вей, Цзинин Цинь и Ди Чжан, Государственная ключевая лаборатория композитов с металлической матрицей , Шанхайский университет Цзяо Тонг, Шанхай, Китай)

    Глава 7. Изготовление биоматериала на основе титана методом искрового плазменного спекания и кристаллизации аморфной фазы Формование металлических материалов, Южно-Китайский технологический университет, Гуанчжоу, Китай)

    Глава 8.Изготовление и коррозия металлических стекол на основе титана
    (Fengxiang Qin, Guoqiang Xie, Shengli Zhu, Xinmin Wang и Zhenhua Dan, Институт исследования материалов, Университет Тохоку, Япония)
    Доступна бесплатная загрузка

    Глава 9. Композитный материал со стеклянной матрицей на основе титана
    (Yong-Sheng Wang, Yong Zhang, Guo-Jian Hao and Jun-Pin Lin, State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials, University of Science and Technology Beijing, Beijing, Китай)

    Глава 10.Изготовление композитов на основе титана с помощью искрового плазменного спекания и кристаллизации аморфной фазы
    (Чао Ян, Ле-Хуа Лю и Лай-Чанг Чжан, Национальный инженерно-исследовательский центр формования металлических материалов, имеющих форму, близкую к заданной, Южно-Китайский университет Технологии, Гуанчжоу, Китай и др.)

    Глава 11. Высокопрочные ультрамелкозернистые сплавы на основе титана с большой пластичностью
    (Лай-Чанг Чжан, Инженерная школа, Университет Эдит Коуэн,
    Джоондалуп, Перт, Вашингтон, Австралия)

    Индекс

    Свойства материалов

    Свойства материалов

    Стальные сплавы и их классификация



    Титановые сплавы и их классификация: Есть несколько сплавов титана, которые имеют был разработан для использования в течение последних четырех десятилетий.Эти сплавы включают Ti-6Al-4V (сплав титана, алюминия и ванадия), наиболее широко используемый сплав титана и Ti-4Al-4Mo-2Sn-0,5Si ( сплав титана, алюминия, молибдена, олова и кремния), который был разработан позже и используется реже.

    Ti-6Al-4V Отожженный пруток и лист – толщина <= 0,187 дюйма (данные из ссылки 1)

    Температура (°F) Выдержка (ч)

    е (%)

    с ту (тыс.кв.дюйм) с cy (фунтов на кв. дюйм) E c (10 6 фунтов на квадратный дюйм) с 0.7 (фунтов на квадратный дюйм) с 0,85 (фунтов на кв. дюйм) н
    75 0,5 10 130 126 16 127 124,5 43
    400 0,5 105 96 14.1 97 93 22
    600 0,5 99 84,5 13 85,5 82 22
    800 0,5 87 79,4 11,8 80,5 77 21,5
    1000 0,5 70 60.6 7,7 61 59,5 36

    Применение в аэрокосмической отрасли:


    Фото предоставлено НАСА Драйден

    Титановые сплавы используются примерно с 1950. Самое известное раннее использование титана было в Lockheed. Стратегический разведывательный самолет СР-71 “Черный дрозд”. Черный дрозд был разработан, чтобы двигаться со скоростью, в три раза превышающей скорость звука. высота 80 000 футов. В результате высокая температура поверхности отказ от алюминия и необходимость в малом весе отказ от стали из рассмотрения.Титан появился как альтернатива другим металлические сплавы, которые останутся жесткими, сохранят свою прочность и избегать расползания при повышенных температурах. Титан тоже был обнаружено превосходное сопротивление коррозии и усталости. это примерно на 66 % тяжелее стали с довольно схожими механическими характеристики.

    Титан используется в качестве конструкционного материала при температурах до примерно от 1000 до 1150 ° F, тогда как обычные алюминиевые сплавы полезны только до 350 ° F.


    Биомедицинское применение:

    Несмотря на то, что титан обладает отличной теплостойкостью и коррозионной возможности сопротивления, крайне сложно сформировать и машину в желаемые формы.Также его чрезвычайная химическая реактивность с воздухом, в сочетании с другими факторами, вызвало стоимость титановые компоненты должны быть очень высокими. Единственный экономичный применения этого материала в настоящее время (до более эффективного приемы работы с ним можно найти) находятся в аэрокосмической приложения, где вес и термостойкость очень важно, а в военных приложениях они обеспечивают экстремальные коррозионная стойкость и долговечность. Титан также используется в биомедицинские применения, такие как протезы и имплантаты (показаны для справа) в силу своей биологической инертности.
    Фото предоставлено Encore Orthopedics, Инк

    Для получения дополнительной информации о свойствах материалов посетите сайт www.matweb.com.

    Каталожные номера:

    [1] Брюн, Э. Ф., Анализ и проектирование летательного аппарата. Конструкции, 1 972.



    Стальные сплавы и их классификация

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.