Biomedicinska legura titanijuma

Sep 17, 2025 Ostavi poruku

Već 1980-ih, strani istraživači su već provodili studije o Ti{1}}Zr legurama. Mehjabeen i drugi iz Japana istraživali su mehanička svojstva Ti-Zr legura, otkrivajući da su čvrstoća i tvrdoća 2 do 3 puta veće od čistog Ti i čistog Zr. Legura Ti-50at.%Zr imala je najveću čvrstoću i tvrdoću, kao i najmanju strukturu zrna. Sista i drugi proučavali su biološka svojstva Ti-Zr legura koje sadrže 50% Ti i otkrili da je u poređenju sa čistim Ti i Ti{13}}Nb legurama, površina Ti{17}}Zr legura pogodnija za prianjanje i rast ćelija. Vicente i drugi su dodali 0,02% do 0,04% kisika Ti-Zr legurama i otkrili da sadržaj kisika ima mali utjecaj na mikrostrukturu i biokompatibilnost, ali značajno povećava tvrdoću i modul elastičnosti legure. Ho i drugi sa Tajvana proučavali su efekte sadržaja Zr na mikrostrukturu i mehanička svojstva Ti-(10-40wt.%) Zr legura i promjene u mikrostrukturi i svojstvima tokom naknadne termičke obrade. Rezultati su pokazali da su čvrstoća, tvrdoća i modul elastičnosti legure značajno povezani s povećanjem sadržaja Zr. Nakon različitih brzina hlađenja nakon termičke obrade, legure su formirale +ω fazu, + +ω fazu i + fazu, itd. Također su otkrili da dodavanje drugih elemenata kao što su Nb, Mo, Cr i Fe u Ti-10Zr-X može značajno poboljšati mehanička svojstva i otpornost legure na habanje, što je čini idealnim materijalom za zubne restauracije. Istraživanja pravila transformacije mikrostrukture binarnih legura Ti-(10-70wt.%)Zr i efekata termičke obrade na transformaciju mikrostrukture i površinsku bioaktivnost pokazuju da kada je sadržaj Zr manji od 20%, legura je jednofazna; kada je sadržaj Zr bio između 20% i 60%, legura je bila sastavljena od i faza; a kada je sadržaj Zr bio veći od 60%, legura je bila jednofazna. Faza je imala igličastu strukturu, dok je faza imala ravnoosnu strukturu. Tvrdoća legure se prvo povećava, a zatim stabilizira kako se povećava sadržaj Zr, s maksimalnom vrijednošću tvrdoće od 330 (HV3) u leguri Ti-50wt.%Zr.

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

 

Odnos između martenzitne strukture i sadržaja Ta u Ti-Ta legurama je sljedeći: kada je Ta < 8,7 at.%, legura ima samo ' fazu na sobnoj temperaturi; kada je 8,7 at.% < Ta < 32 at.%, legura ima samo " fazu na sobnoj temperaturi; kada je Ta > 32 at.%, legura ima samo fazu na sobnoj temperaturi. Buenconsejo i saradnici su otkrili da je zbog fazne stabilnosti Ta elementa, stabilnost fazne transformacije Ti-Ta legura i Ti{2}No{1} i svih Ti{2}No{1} i Molb{1} Dakle, nema taloženja ω faze tokom gašenja. U međuvremenu, svojstva memorije oblika Ti-(30-40 at.%) Ta legura su proučavana od 173 do 513 K, Ti-32Ta (Ms=440 K) ima stabilan efekat memorije oblika na visokoj temperaturi.

Proučavana je veza između mikrostrukture, mehaničkih svojstava i sadržaja Ta u Ti-Ta legurama. Utvrđeno je da je ugašena mikrostruktura Ti-Ta legura u velikoj mjeri povezana sa sadržajem Ta. Kada je Ta < 20 tež.%, ugašena mikrostruktura je lamelarna struktura; kada je 30 wt.% < Ta < 50 wt.%, ugašena mikrostruktura je igličasta-faza poput "; kada Ta=60 wt.%, pojavljuje se + " faza; kada je Ta > 60 tež.%, pojavljuje se jedna faza. U legurama Ti-30%Ta i Ti-70%Ta se postiže najbolja usklađenost niskog modula elastičnosti i visoke čvrstoće, što je vrlo pogodno za biomedicinske materijale. Zheng et al. dodat Zr element Ti-Ta legurama da inhibira taloženje ω faze tokom termičkog ciklusa i poboljša stabilnost temperature fazne transformacije. U leguri Ti-15Ta-15Zr, temperatura fazne transformacije se smanjila za manje od 5 K u prvih pet termičkih procesa i ostala nepromijenjena nakon toga, pokazujući odličnu stabilnost termičkog ciklusa. Stoga, dodatak Zr elementa povećava kritični napon klizanja Ti-Ta legura i poboljšava performanse memorije oblika.