[01924539]低模量钛合金的表面优化技术
联系人：许赪
所在地：浙江宁波市
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技术详细介绍
成果简介
为解决钛合金的弹性模量远高于人骨的弹性模量而导致临床应用中的“应力屏蔽”效应，从而造成周围骨组织的吸收、种植体松动或断裂等一系列问题，目前主要采取两种方式来降低钛合金的弹性模量：一种是成分设计，主要通过加入Nb、Zr等元素有效降低钛合金的弹性模量，但易对其他性能造成影响，例如强度、抗腐蚀性等；另一种是加工工艺控制主要通过热处理以控制物相组成，在成分既定的情况下获得具有较低弹性模量的物相组成，然而热处理易引入亚稳定的析出相，难以满足医用材料的长期稳定性要求，可能影响植入医用材料的植入寿命。
项目团队开展了低模量钛合金研发工作，开发了低模量钛合金的表面优化工艺，在保持低模量和拉伸强度不变的同时，硬度提高>2倍，全面提升了材料的表面强度、韧性、耐磨性和生物活性，有望解决钛合金的耐磨性与生物活性无法兼顾的难题，对于推动低模量钛合金在医疗器械上的应用具有重要意义。
技术优势
利用低模量钛合金相变行为特点，开发出一种针对形变钛合金的表面优化工艺，在钛合金表面通过组织重熔形成?硬高耐磨表层组织，在钛合金内部形成快速时效效果，形成可以降低模量的亚稳纳米析出相，而同时保证晶粒尺寸及其特性。通过进一步调控钛合金表面处理过程中的组织与性能演变，使得低模量钛合金拉伸强度>700Mpa，弹性模量~30GPa，延伸率>50%，表面耐磨性、耐蚀性和生物活性均较未处理前大幅提高。