Ta6Al4V耐蚀性-开题报告(改改改改).doc

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1、淮阴工学院毕业设计(论文)开题报告学生姓名：韦玉龙学号：专业：金属材料设计(论文)题目：Ti6Al4V表面渗碳改性层的制备及其耐蚀性研究指导教师:夏木建2014年3月8日毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述文献综述1Ti6Al4V合金的概述1.1Ti6Al4V合金的结构及性能钛是轻金属，密度为4.51g/cm3,只有其它金属材料的一半左右（如铁的密度是7.87g/cm3，镍的密度是8.9g/cm3，钴的密度是8.9g/cm3）。纯钛具有很好的耐盐、海水和硝酸等腐蚀的

2、能力。高纯钛的强度不高，但是合金化之后，其强度可与高强钢相当，而且结构重量只有高强钢及钢的50%，同时也具有一定的抗高温氧化能力[1]。钛及钛合金的比强度高、耐腐蚀性优良、高温性能良好等优点，成为航天、航空、石油和化工等工业部门广泛使用的结构材料。1.2Ti6Al4V的应用随着生物医用材料的发展，钛及其合金以其与人骨的密度相近、无毒、机械加工性能好,并且具有良好的生物相容性及其在生物环境下优良的耐腐蚀性能等特点,在临床上也得到了越来越广泛的应用[2]。Ti6Al4V是α型钛合金，因具有优异的力学性能及良好的生物相容性等优势，常应用于外科植入

3、体领域，如膝关节、人工髋关节等，同时也是目前国内外技术最成熟、应用最广泛的外植入钛合金[3]。1.3Ti6Al4V在临床应用中存在的不足之处钛的耐蚀性主要取决于钛在使用条件下能否钝化。在能钝化的条件下,钛很耐蚀，在不能钝化的条件下,钛很活泼，甚至可发生强烈的化学反应[4]。在热酸性溶液及还原性酸中钛钝化膜易遭到破坏，耐蚀性能较差[5]。使其在生物相容性、耐腐蚀性和耐磨损性能等方面仍不够理想。因此，人们通过寻求表面改性技术来克服钛材缺点。钛的表面硬化技术通常有电镀、渗碳、放电加工、PVD、CVD、激光强化、气体氮化以及等离子堆焊等。其中，渗碳

4、是提高钛合金表面性能的一种简单、有效的方法[6]。碳元素与钛及钛合金反应，表面可形成坚硬的化合物膜层和扩散层，对基体材料具有良好的保护作用，使材料的耐蚀性能得到显著提高[7]。1.4Ti6Al4V国内外表面改性的研究现状如前所述，钛合金、硬度低、耐磨性能差且钛在热酸性溶液及还原性酸中钝化膜易遭到破坏，耐蚀性能较差等缺点。严重影响了钛合金的使用性能，限制了其在各个领域的应用范围。为此，国内外专家学者进行了大量的研究工作,并且探讨各种方法在对其进行表面改性领域做了许多研究。目前，研究较多的表面改性方法主要有以下几种。1.4.1溶胶-凝胶法溶胶-

5、凝胶法制备薄膜涂层的基本原理是：将金属醇盐或无机盐溶于水或有机溶剂水解，得到溶胶体系，通过缩聚反应获得凝胶。采用溶胶－凝胶法制备氧化物陶瓷相对其它方法而言工艺简单。氧化物陶瓷薄膜虽然属于惰性陶瓷，但因其优异的耐摩擦磨损和耐腐蚀能力而得到应用。洪海云在Ti6Al4V合金表面制备Al2O3膜层，在3.5％NaCl溶液中，测量带溶胶－凝胶涂层和裸露钛合金试样的阳极极化曲线，试验发现，Al2O3膜层显著提高了Ti6Al4V合金的耐腐蚀性能[3]。1.4.2化学气相沉积法化学气相沉积(CVD)获得的膜层致密，和基体结合牢固，某些特殊膜层具有优异的光学

6、、热学和电学性能。CVD法制备金刚石薄膜可获得优良的特性。根据文献报道，A.Sokovowsk在Ti6Al4V合金表面制备TiN-NCD（金刚石纳米晶）复合薄膜，当沉积温度为850℃时，纳米金刚石薄膜的摩擦系数较小，很大程度上提高了合金的耐摩擦性能[3]。1.4.3溅射法溅射法拥有溅射高熔点金属、合金和化合物成膜，沉积许多不同成分和特性的功能薄膜，膜层均匀等优点；但其缺点也很明显，如溅射速率较低、溅射层晶形差等。磁控溅射技术是目前镀膜的主流技术之一。如J.D.Long等通过在Ti6Al4V合金表面共溅射Ca-P-Ti复合膜，不但提高了HA和

7、涂层的结合强度，还提高了合金的生物相容性[3]。1.4.4微弧氧化法微弧氧化（简称MAO）氧化膜层具有高硬度、耐摩擦磨损、致密均匀及与基体结合牢固等优越的性能。中国矿业大学的史兴岭等人利用甘油磷酸钙与乙酸钙混合电解液在Ti6Al4V合金生成富Ca、P元素的多孔结构的表面微弧氧化膜层，微弧氧化后Ti6Al4V合金表面的显微硬度提高，最大可提高近2.4倍[3]。目前对Ti6Al4V表面改性的方法较多，只是在一定程度上提高其耐蚀性能。因此，要探讨各种方法在对其进行表面改性研究。在各种表面改性方法中，渗碳处理是提高合金表面性能的一种简单、有效的方法

8、。2渗碳处理渗碳技术是应用最为广泛的一种化学热处理工艺。渗碳工艺的原理是将低碳钢工件置于富碳的活性介质中，加热至奥氏体状态，使碳原子渗入工件，在表面获得含碳量较高的渗层之后，再对