Als wichtiges funktionelles Material wird Titan aufgrund seiner geringen Dichte, einer hohen spezifischen Festigkeit und seiner guten Korrosionsbeständigkeit . Die Entwicklung von medizinischen Titan- und Titanlegierungen in drei Perioden unterteilt:
Die erste Periode wird durch reines Titanium und Ti -6 ai -4 v; Die zweite Periode ist + Typ -Legierungen, dargestellt durch Ti -5 a 1-2.5 fe und ti -6 al -7 nb; und die dritte Periode ist die Entwicklung von Titanlegierungen vom Typ Titan mit besseren biologischen Eigenschaften und niedrigerem elastischen Modul als Hauptverteidigungslinie . Die Anwendung neuer Materialien für die Entwicklung neuer Titanienlegierung ist die aktuelle Richtung der medizinischen Geräteentwicklung .}
Research on medical titanium alloy materials in China began in the 1970s, the Northwest Nonferrous Metals Research Institute developed Ti-2.5Al-2.5Mo-2.5Zr (TAMZ), and in the 1990s have developed with independent intellectual property rights of Ti-6Al-4V, Ti-al -2.5 fe und ti -6 al -7 nb Materialien . Die chinesische Akademie der Wissenschaften entwickelte auch eine neue Titan-Legierungs-Titan-Legierung Ti {{{12} nb {{{13} {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{oder neue Materialien und Titanlegiermaterialien für die aktive Anwendung der Hauptrichtung durchbruch .
Erstens die Korrosion von Titan
Titan ist ein thermodynamisch instabiles Metall, das Passivierungspotential ist negativer, das Standard -Elektrodenpotential von -1.63 v . Daher ist in der Atmosphäre und die wässrige Lösung leicht zu bilden, eine Schicht oxidativen Films zu bilden.
1, die Korrosionsresistenz von Titan in verschiedenen Medien
Es ist sehr wichtig, die Korrosionsresistenz von medizinischen Materialien . einerseits zu untersuchen, einige der Metallionen oder Korrosionsprodukte von implantierten Materialien in die Gewebe lebender Organismen eindringen, die verschiedene Grad von physiologischen Reaktionen auslösen können; Andererseits kann die Leistung bestimmter Materialien aufgrund des Vorhandenseins von Körperflüssigkeiten stark reduziert werden, was zu einem schnellen Schaden oder sogar zu einem Versagen führt. Die relativ komplexe Umgebung des menschlichen Körpers verursacht eher die Wahrscheinlichkeit, dass die Auflösung der Spurenelemente die Auflösung von Spurenelementen verändert, und die Stabilität des Oxidschichts .} Leichte Reibung kann die Schädigung des Schadens durch die Bildung von Titanium -Schäden verändern. oxygen-poor environment, the stability of the oxide layer is weakened, can not be immediately repaired when damaged or the formation of a new oxide layer, more likely to cause corrosion. This situation is almost unavoidable in the repeated movement of the human body and the use of instruments. Plastic deformation changes the organisation of the material, which in turn affects the corrosion properties of the Material . Unterschiedliche Grad der plastischen Verformung haben unterschiedliche Auswirkungen auf die korrosiven Eigenschaften von Materialien . im Prozess der plastischen Verformung aufgrund der Konzentration der internen Spannungen, die zu Grenzfläche und Korndefekten führen, schwächst die Korrosionsfestigkeit des Materials {.
2 der Korrosionsmechanismus von Titan
Titan ist ein Übergangselement der IVB-Gruppe, die chemischen Eigenschaften des aktiveren, und Sauerstoff hat eine große Affinität . In jedem Sauerstoffhaltenmedium, die Oberfläche von Titanium ist leicht, um einen dichten Passivfilm zu erzeugen. Film über Titanlegierungen führt zu einer Verringerung des Bereichs der oberflächenaktiven Auflösung und zu einer Verlangsamung der Auflösungsrate, wodurch der durch die Auflösung .. In lebende Organismen implantierte Titanmetall können in Porenkorrosion, Spannungskorrosion, Spaltkorrosion, galvanische Kopplungskorrosion und Verschleißkorrosion . unterteilt werden
2.1 Spannungskorrosion
Stress corrosion refers to the phenomenon of rupture of metal when tensile stress and corrosion act simultaneously. The general process is: the role of tensile stress so that the protective film generated on the surface of the metal began to rupture, the formation of pitting corrosion or crevice corrosion crack source, to the longitudinal development, at the same time, the role of tensile stress can make the protective Filmruptur wiederholt, die Bildung von senkrecht zur Zugspannung des Risses oder sogar zu Fraktur ..
2.1.1 Faktoren, die die Spannungskorrosion der Titanlegierung beeinflussen
Das Auftreten von SCC in der Titanlegierung ist das Ergebnis der gemeinsamen Wirkung von drei Faktoren, nämlich Umgebung, Spannung und Material . SCC ist sehr selektiv, solange es eine der oben genannten drei Faktoren ändern soll, tritt SCC nicht auf .
(1) Umgebung
(1) mittel
Die Titanlegierung ist in vielen wässrigen Lösungen, destilliertes Wasser, organische Lösungen und heiße Salze und andere Medien unter der Aktion von SCC . in verschiedenen Medien im SCC -Mechanismus ist nicht derselbe ..
(2) ph
Die Wirkung des pH -Werts auf SCC von Titanlegierungen ist im Allgemeinen immer noch ziemlich unterschiedlich. Mit zunehmender pH -Wert nimmt die SCC -Empfindlichkeit der Titanlegierung ab, wenn der pH -Wert von 13-14 oft hemmen kann, aber in der SCC -Veränderung in der lokalen Front -Abteilung kann eine starke korrosive Umgebung.
(3) Potential
Die Wirkung des Potenzials auf den SCC -Grad ist kritisch. Im Überpassivpotential sollten auch Risse erzeugt werden; but in the potential below -1000mV is not cracked. In the aqueous solution containing Cl- and Br-, the SCC sensitive potential of Ti8Al1Mo1V is -500mV-600mV, while in the aqueous solution containing I-, above 0mV is the sensitive potential area.
(4) Temperatur
Die Temperatur ist einer der wichtigsten Faktoren, die den SCC von Titanlegierungen beeinflussen. Ti6al4V -Legierungen mit einer bestimmten Menge PD oder Mo in einer Lösung von H2S+Co 2+ NaCl+s waren bei 200 Grad weniger empfindlich gegenüber SCC als bei 250 Grad ..
(5) Clion -Konzentration
Je höher die Cl-Konzentration in der Lösung, desto größer ist die SCC-Empfindlichkeit .
(2) Stress
SCC accidents caused by residual stresses generated during cold working, forging, welding, heat treatment or assembly of titanium alloys account for 40% of the whole SCC accidents. In addition, external stresses generated during work or due to the volume effect of corrosion products or uneven stresses due to the volume effect of corrosion products, etc., are all sources of stresses that generate SCC . Je höher der Spannungsniveau ist, desto kürzer ist die Zeit, dass SCC auftritt .
(3) Material
In demselben Umweltmedium sind die chemischen Zusammensetzung, Trennung, Organisation, Korngröße, Kristalldefekte, Eigenschaften, Wärmebehandlung und Oberflächenzustand des Materials auch das Verhalten des Stresskorrosion und der Grad unterschiedlich. Ti15v3Cr3Al3SN -Legierungen, die durch das Altern der Spitzenzeiten behandelt werden, ist höher als der des amtierten Zustands . Wenn der Sauerstoffgehalt in Ti6al4V -Legierung niedriger ist als 0 {. 13%, kann die SCC -Sensibilität stark reduziert werden.
2.1.2 Gemeinsame Lösungen
Um die SCC -Empfindlichkeit von Titanlegierungen in einem bestimmten Medium zu beseitigen oder zu verringern, können die folgenden Methoden verwendet werden:
1) Eliminierung von Reststress
kann durch die gesamte Annealing- oder lokale Glühvermittlung beseitigt werden, um die nach der Herstellung von Teilen . zu diesem Zeitpunkt erzeugte lokale Restspannung zu beseitigen
(2) Legierung
Für traditionelle Legierungen nach der Situation in der Legierung, um die entsprechende Menge an PD, MO oder Ru hinzuzufügen, um seinen SCC -Widerstand zu verbessern .
3) Oberflächenbehandlung
Durch Verbesserung der Oberflächenqualität von Titanlegierungen, um die Biokompatibilität und den Verschleißfestigkeit des Materials zu verbessern, die Zeit und Geschwindigkeit der Rissgenerierung zu verkürzen und zu verzögern .
2.2 Spaltkorrosion
When the medium is in the gap formed between the metal part and metal or non-metal, it can make the metal in the gap to accelerate corrosion, called crevice corrosion. Crevice corrosion is a local corrosion. When titanium and titanium alloy crevice, due to the lack of oxidising substances within the crevice, making it anode and corrosion occurs, destroying the passivation film. Generally, crevice corrosion undergoes three stages: ① consumption of oxygen within the crevice; ② formation of macro-cells, the pH drops; ③ activation and dissolution of the passivation film until it is completely destroyed. It is found that in 37 ℃ Hanks' solution, the crevice corrosion℃of the material in descending order: NiTi>NiTiCu>316L>Ti6al4v≈ti; Ti; Ti6ai4v in der Hanks -Lösung hat einen sehr starken Spaltkorrosionswiderstand .
2.3 Verschleißkorrosion
Wear and tear corrosion is the accelerated corrosion of metal surfaces due to wear and tear caused by the high velocity of the relative motion of the metal in contact with the medium. When titanium implants are inserted, a certain℃of abrasion occurs with the operating instrument, which destroys the oxide film present on the surface. If this oxide film is not repaired in time, the implant metal will weiter korrodieren oder sogar fehlschlagen .
Biomedizinische Materialien sind eine wichtige materielle Grundlage für die schnelle Entwicklung der modernen klinischen Medizin, das das Hauptthema der Materialforschung im 21. Jahrhundert . Titanium als neue Art von Korrosionsresistentenmaterialien hat große Fortschritte aufgrund seiner besseren Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit auf dem Feld der Biomedicine,.}} {{3}
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