Biomedicīnas titāna sakausējums

Sep 17, 2025 Atstāj ziņu

Jau 80. gados ārvalstu pētnieki jau bija veikuši pētījumus par Ti-Zr sakausējumiem. Mehjabeen un citi no Japānas pētīja Ti-Zr sakausējumu mehāniskās īpašības, atklājot, ka stiprība un cietība ir 2–3 reizes lielāka nekā tīram Ti un tīram Zr. Ti-50 at.%Zr sakausējumam bija vislielākā izturība un cietība, kā arī vismazākā graudu struktūra. Sista un citi pētīja Ti-Zr sakausējumu, kas satur 50% Ti, bioloģiskās īpašības un atklāja, ka salīdzinājumā ar tīriem Ti un Ti-Nb sakausējumiem Ti-Zr sakausējumu virsma ir labvēlīgāka šūnu adhēzijai un augšanai. Visente un citi pievienoja Ti-Zr sakausējumiem no 0,02% līdz 0,04% skābekļa un atklāja, ka skābekļa saturs maz ietekmē mikrostruktūru un bioloģisko saderību, taču ievērojami palielināja sakausējuma cietību un elastības moduli. Ho un citi no Taivānas pētīja Zr satura ietekmi uz Ti-(10-40wt.%) Zr sakausējumu mikrostruktūru un mehāniskajām īpašībām, kā arī mikrostruktūras un īpašību izmaiņas turpmākās termiskās apstrādes laikā. Rezultāti parādīja, ka sakausējuma stiprība, cietība un elastības modulis bija būtiski saistīti ar Zr satura pieaugumu. Pēc dažādiem dzesēšanas ātrumiem pēc termiskās apstrādes sakausējumi veidoja +ω fāzi, + +ω fāzi un + fāzi utt. Viņi arī atklāja, ka citu elementu, piemēram, Nb, Mo, Cr un Fe, pievienošana Ti-10Zr-X varētu ievērojami uzlabot sakausējuma mehāniskās īpašības un nodilumizturību, padarot to par ideālu zobu atjaunošanas materiālu. Pētījumi par Ti-(10-70wt.%)Zr bināro sakausējumu mikrostruktūras transformācijas noteikumiem un termiskās apstrādes ietekmi uz mikrostruktūras transformāciju un virsmas bioaktivitāti liecināja, ka tad, kad Zr saturs bija mazāks par 20%, sakausējums bija vienfāze; ja Zr saturs bija no 20% līdz 60%, sakausējums sastāvēja no un fāzēm; un, kad Zr saturs bija lielāks par 60%, sakausējums bija vienfāzes. Fāzei bija adatai līdzīga struktūra, savukārt fāzei bija vienāda struktūra. Sakausējuma cietība vispirms palielinājās un pēc tam stabilizējās, palielinoties Zr saturam, un Ti-50 masas % Zr sakausējuma maksimālā cietības vērtība bija 330 (HV3).

Dynamic deformation, damage and failure behavior of HfZrTiTaAl series high-entropy alloys

 

Sakarība starp martensīta struktūru un Ta saturu Ti-Ta sakausējumos ir šāda: ja Ta < 8,7 at.%, sakausējumam ir tikai fāze istabas temperatūrā; ja 8,7 at.% < Ta < 32 at.%, sakausējumam ir tikai " fāze istabas temperatūrā; ja Ta > 32 at.%, sakausējumam ir tikai fāze istabas temperatūrā. Buenconsejo et al. atklāja, ka Ta elementa fāzes stabilitātes dēļ Ti-Ta sakausējumu fāzes transformācijas stabilitāte ir augstāka nekā Ti-Ta sakausējumu fāzu transformācijas stabilitāte ir augstāka nekā Ti{1}{} un Ti3 tādējādi rūdīšanas laikā nenotiek ω fāzes nokrišņi. Tikmēr tika pētītas Ti-(30-40 at.%) Ta sakausējumu formas atmiņas īpašības. Katram Ta satura pieaugumam martensīta sākuma transformācijas temperatūra Ms samazinās par 30 K. Nogulsnēšanas fāzes laikā3 var kavēt Ta saturu līdz 513 K, Ti-32Ta (Ms=440 K) ir stabils augstas temperatūras formas atmiņas efekts.

Tika pētīta saistība starp mikrostruktūru, mehāniskajām īpašībām un Ta saturu Ti{0}}Ta sakausējumos. Tika konstatēts, ka Ti-Ta sakausējumu rūdītā mikrostruktūra ir ļoti saistīta ar Ta saturu. Ja Ta < 20 masas %, rūdītā mikrostruktūra ir slāņveida struktūra; ja 30 mas.% < Ta < 50 mas.%, rūdītā mikrostruktūra ir adata{10}}līdzīga " fāze; ja Ta=60 wt.%, parādās + " fāze; kad Ta > 60 mas.%, parādās viena fāze. Ti-30%Ta un Ti-70%Ta sakausējumos tiek panākta vislabākā zema elastības moduļa un augstas stiprības atbilstība, kas ir ļoti piemērota biomedicīnas materiāliem. Zheng et al. pievienoja Zr elementu Ti-Ta sakausējumiem, lai kavētu ω fāzes nogulsnēšanos termiskā cikla laikā un uzlabotu fāzes transformācijas temperatūras stabilitāti. Ti-15Ta-15Zr sakausējumā fāzes transformācijas temperatūra pirmajos piecos termiskās cikla procesos samazinājās par mazāk nekā 5 K un pēc tam palika nemainīga, parādot izcilu termiskā cikla stabilitāti. Tāpēc Zr elementa pievienošana palielina Ti-Ta sakausējumu kritisko slīdēšanas spriegumu un uzlabo formas atmiņas veiktspēju.