氟化物对纯钛及钛合金的腐蚀作用
氟化物对纯钛及钛合金的腐蚀作用
近年来，钛和钛合金广泛应用于口腔领域，是最常用的口腔材料之一。钛由于与氧具有很高的亲和力，拼在其表面形成了一层紧密而稳定的氧化膜而具有出色的耐腐蚀性。有研究表明氟离子在酸性环境下能破坏这层氧化膜，从而削弱钛的抗腐蚀能力。目前，含氟牙膏、正畸凝胶等含氟牙膏产品大量应用于口腔。钛及钛合金暴露于含氟的复杂口腔坏境中。在此情况下，钛及其合金的腐蚀行为受到氟化物本身浓度、环境酸碱度、口腔中蛋白质和钛合金的成分以及种植体材料表面微形貌等方面的影响。
1.氟化物腐蚀原理
钛材料良好的抗腐蚀性只要是由表面薄二致密稳定的氧化
膜产生，这层氧化膜在破坏后能在含氧环境中迅速形成。这使得氧化膜的破坏和修复（再钝化）维持在一个稳定的状态，保护内部的钛元素不被继续氧化。但有报道发现，钛表面氧化膜在氢氟酸溶液中会出现溶解。目前普遍认为氟化物对钛及钛合金的腐蚀原理是口腔中溶解的氟化物和氢离子结合形成氟化氢。氟化氢能优先吸附于钛表面氧化膜的某些点上，排挤掉氧原子，然后和氧化膜中的太离子结合形成可溶性氟化物，使钛发生点蚀。反应方
子的浓度上升而表现出相应增加的趋势，最后点状凹陷互相融合，样本表面粗糙度上升，高浓度氟离子提高了钛的腐蚀速率，并完全破坏钛材料表面的钝化膜，发生腐蚀反应。溶液中氟离子浓度决定了钛的抗腐蚀能力，这可能和随着氟离子浓度增加引起钛表面氧化膜的多孔性改变有关。
2.2 PH值
人体体液的正常值是7.2~7.4，但种植体周围唾液的PH值可能会发生变化，外科手术和局部感染都会造成环境酸化，使得PH值降低至5.2，外源物质和饮食过后细菌发酵也会引起口腔内酸碱度短时间内下降。目前已有大量的文献证实在酸性条件下，金属表面氧化膜生成速度减慢，更易于溶解。Boere和Nakagawa 通过腐蚀试验和极化电阻实验发现氟离子存在的情况下，当Ph 值大于7时，及时氟离子存在，钛的极化电阻下降明显，抗腐蚀性能下降。有学者测试了在不同酸碱度含氟溶液中钛材料发生腐蚀的情况，发现溶液中ph值越低，钛发生腐蚀时，所需的氟离子浓度越小，越容易出现腐蚀破坏。偏酸性的人工唾液加快了台及其合金表面的氧化膜中二氧化钛和氟的反应而加速其溶解，氢离子浓度的增加还可能使钛钝化速度减慢而降低其抗腐蚀性能。
2.3蛋白质
口腔中唾液包含99.5%的水，剩下0.5%中约1/3时有机化合物，包含200~500mg/100ml的唾液蛋白，其中白蛋白占唾液蛋白中约1%。白蛋白是人体血清内含量最丰富的蛋白质。最近有研究发现白蛋白能提高钛及其合金的抗腐蚀性能。蛋白质能迅速依附于钛及其金表面的氧化膜上，阻断氟与钛的接触作用。发现当氟溶液中白蛋白为0.01%时，钛及其合金的抗腐蚀性能。蛋白质能迅速和腐蚀电流密度下降，认为低浓度的白蛋白就能抑制氟离子对钛的腐蚀作用。随着白蛋白浓度增加，钛的极化电阻增加，腐蚀程度降低。有研究表明白蛋白是通过Ca2结合至氧化膜上形成一层白蛋白膜，但是这种吸附能力较弱，并处在一个不断吸附与解吸附的平衡状态中，因而不管白蛋白浓度多少，其都具有一定的抗腐蚀能力。白蛋白除了形成白蛋白，还具有F-和Ti-F化合物的缓冲作用。但是，溶液中的白蛋白只能起到抑制氟化物的腐蚀作用，而氟离子对钛的腐蚀而不可能真正完全消除。
2.4其他金属元素
纯钛材料在加入其他金属元素后，其强度、任性等机械性能提高，而广泛应用于口腔修复中。目前在医学领域中广泛使用的是
Ti-6A1-4V合金，但更多的合金类型也已研发出来并应用于医学领域。有研究表明在纯钛材料中加入Rt、Pd、Cu、Ag、Cr等元
素壳增加钛在酸性含氟介质中的抗腐蚀能力。实验发现含氟的酸性唾液中，纯钛、Ti-6A1-4V合金、Ti-6A1-7Nb合金的表面因腐蚀而变得粗糙，而在三中钛金属中添加超过0.5%的Pt和Pd，可提高其抗腐蚀性能，三种金属表面氧化膜均未被破坏，原因可能是添加Pt和Pd后，使得钛在溶液中形成阳极而Pt和Pd成阴极，导致Pt和Pd的阴极区域在酸性溶液中对氢离子的吸收而降低钛的氢化。另外，银离子在含氟人工唾液中能形成和稳定钝化膜，在酸性含氟人工唾液中。钛银合金中随着银含量的增加，抗腐蚀性能有所提高，在钛合金加入Cr元素，能在钛合金表面形成Cr2O3氧化膜，后者更能有效抵抗酸性溶液中氟离子的腐蚀，从而挺高含Cr钛合金的抗腐蚀能力。
2.5 表面处理
目前主要的钛表面处理是通过各种改性来增加种植体
和骨的结合能力和稳定性。喷砂和腐蚀处理能增加钛材料表面的粗糙度，使暴露在腐蚀环境中的表面是增大而降低了其抗腐蚀性能，阳极氧化处理增加了钛表面氧化膜的厚度而显示出更好的抗腐蚀性，微弧氧化处理过程中在钛表面氧化膜中形成了比氧化钛更稳定的物质，从而加强了对内部钛元素的保护。有研究报道在光滑纯钛表面进行喷砂制成不同级别粗糙表面，随着表面粗糙度的增加，其抗腐蚀性能降低，微粗糙表面比宏观粗糙表面具有更好的抗腐蚀性能，但也有学者认为喷砂颗粒的直径和抗腐蚀性能
没有明显统计学意义。钛表面酸蚀处理后，相对光滑表面在浸泡后抗腐蚀性能下降。阳极氧化后钛表面的纳米管结构相对于光滑钛表面显示出更小的腐蚀电流和极化电阻，这可能是阳极氧化耐腐蚀的因素，对提高钛耐腐蚀性的研究能及临床上钛材料修复体的合理应用及保护具有一定的参考意义。在佩戴有纯钛或者钛合金修复体的患者应避免使用含氢过高的口腔保健品。
氟化物 氟化物（F﹣）是人体必需的微量元素之一，缺氟易患龋齿病，饮水中含氟的适宜浓度为0.5—1.0mg/L（F﹣）。当长期饮用含氟量高于1-1.5mg/L的水时，则易患斑齿病，如水中含氟量高于4mg/L时，则可导致氟骨病。 氟化物广泛存在于自然水体中。有色冶金、钢铁和铝加工、焦炭、玻璃、陶瓷、电子、电镀、化肥、农药厂的废水及含氟旷物的废水中常常都存在氟化物。 1．方法的选择 水中氟化物的测定方法主要有：氟离子选择电极法，氟试剂比色法，茜素磺酸锆比色法和硝酸钍滴定法。电极法选择性好，适用范围宽，水样浑浊，有颜色均可测定，测量范围为0.05-1900mg/L。比色法适用于含氟较低的样品，氟试剂法可以测定0.05-1.8mg/L（F﹣）；茜素磺酸锆目视比色法可以测定0.1—2.5mg/L（F﹣），由于是目视比色，误差比较大。氟化物含量大于5mg/L时可以用硝酸钍滴定法。对于污染严重的生活污水和工业废水，以及含氟硼酸盐的水样均要进行预蒸馏。 2．水样的采集和保存 应使用聚乙烯瓶采集和贮存水样。如果水样中氟化物含量不高、pH值在7以上，也可以用硬质玻璃瓶贮存。 预蒸馏
通常采用预蒸馏的方法，主要有水蒸气蒸馏和直接蒸馏两种。直接蒸馏法的蒸馏效率较高，但温度控制较难，排除干扰也较差，在蒸馏时易发生暴沸，不安全。水蒸气蒸馏法温度控制严格，排除干扰好，不易发生暴沸。 1．水蒸气蒸馏法 水中氟化物在含高氯酸（或硫酸）的溶液中，通入水蒸气，以氟硅酸或氢氟酸形式而被蒸出。 仪器 蒸馏装置 试剂 高氯酸：70—72%。 步骤 （1）取50ml水样（氟浓度高于2.5mg/L时，可分取少量样品，用水稀释至50ml）于蒸馏瓶中，加10ml高氯酸，摇匀。连接好 装置加热，待蒸馏瓶内溶液温度升到约130℃时，开始通入蒸 汽，并维持温度在130—140℃，蒸馏速度约为5—6ml/min。 待接收瓶中馏出液体积约为200ml时，停止蒸馏，并水稀释 至200ml，供测定用。 （2）当样品中有机物含量高时，为避免与高氯酸作用而发生爆炸，可用硫酸代替高氯酸（酸与样品的体积为1+1）进行蒸馏。控 制温度在145 5℃。 2．直接蒸馏法
生物医用钛合金材料及应用 摘要：随着生物技术的蓬勃发展和重大突破，生物医用钛合金的 需求量快速增长。不过，已被广泛应用的TC4及TC4ELI等医用钛合金 中因为V和Al元素存有的致病性，所以新型医用钛合金的研发在我国 具有重大的现实意义和广阔的市场前景。本文简述生物医用钛合金分类，基本性能和应用基础；指出了其在医用领域的发展趋势；并综述 了新型β钛合金的基本加工制备方法和性能评价方法。 关键词：医用钛合金；开发；研究进展；加工制 生物医用钛合金材料是专指用于生物医学工程的一类功能结构材料，具体指是用于外科植入物和矫形器械产品的生产和制造1。钛合金加工材的生产制备涉及冶金，压力加工，复合材料和化工等领域，是 世界上公认的高技术产品。钛及钛合金开始由航天、航空、国防军工 领域逐渐进入到民用消费领域2。诸如医疗卫生行业中的植入物，医疗器械；体育休闲业的钛高尔夫球杆以及钛眼镜架、钛手表、钛自行车 等产品，对钛加工材的需求量在持续增大。随着生物技术的蓬勃发展 和重大突破，生物医用金属材料及其制品产业将发展成为世界经济的 一个支柱产业3。其中，钛及其合金凭借着质轻，弹性模量低，无毒无磁，抗腐蚀，强度高、韧性好等优良的综合性能，于近年来的需求量 也出现了快速稳步的增长4。同时，随着钛合金开始进入整形外科等领域，新的潜在市场需求出现，未来钛合金市场将会出现更快速的增长。
1医用钛合金的研究进展 1.1医用钛合金的分类 钛合金按材料显微组织类型可分为：α型，α+β型和β型钛合金3类。 1.2医用钛合金的发展趋势 经文献调研8-14发现，国内外的相关研究学者一致认为医用钛合金的发展经历了三个标志性的阶段，第一阶段是以纯钛和Ti-6Al-4V 合金为代表的；第二阶段是以Ti-5A1-2.5Fe、Ti-6A1-7Nb为代表的新型α+β型合金；第三阶段是主要开发与研制具有更好生物相容性和更低弹性模量β-钛合金的阶段。理想的生物医用钛合金材料15必须满足有以下条件：良好的生物相容性、弹性模量低、密度低、防腐性能好、无毒、屈服强度高、疲劳寿命长、室温下有较大的塑性、易成形、易铸造等。而当前一直广泛应用于植入物材料的重要合金为Ti-6A1-4V和Ti-6A1-4VELI。有文献报道16-19V元素可引起恶性组织反应，可能对人体产生毒副作用，Al则会引起骨质疏松和精神紊乱等病
环境监测持证上岗考核试题（氟化物） 姓名分数 一、填空题（每空3分，共78分） 1、我国生活饮用水卫生标准中，氟的标准限量为 mg/L。 国家标准生活饮用水卫生标准（GB5749-85） 2、测定水中氟化物，国家标准分析方法 有、、。3、测定氟的水样应使用采集和贮存水样。若水样中氟化物含量不高、pH值在7以上，也可以用贮存。 4、电极法测定的是氟离子浓度，某些高价阳离子（例如、 和）及氢离子能与氟离子络合而有干扰，所产生的干扰程度取决于络合离子的种类和浓度、及等。 5、加入总离子强度调节剂以保持，并络合，保持，就可以直接进行测定。 6、氟电极对不响应，如果水样中含有氟硼酸盐或者污染严重，则应先进行蒸馏。 7、GB7484-87离子选择电极法适用于测定、和 中的氟化物。 8、用电极法测定水中氟化物，校准曲线应绘制在纸上， 2.303RT/F为该直线的，在25℃其值应为。 9、电极法测定水中氟化物，干扰测定的常见阳离子有、和。测定溶液的pH值应控制在。 二、选择题（共7分） 10、用电极法测定水中氟化物时，加入总离子强度调节剂的作用是： （） （1）增加溶液总离子强度，使电极产生响应； （2）络合干扰离子； （3）保持溶液总离子强度，弥补水样中总离子浓度与活度之间的差异；
（4）调节水样酸碱度； （5）中和强酸、强碱、使水样pH值为中性。 三、问答题（每题5分，共15分） 11、氟电极使用前、后应如何处理？ 12举出两种测定水中氟化物的方法，说明其测量浓度范围。 13、用电极法测定水中氟化物时，溶液温度对测定有什么影响？应如何消除？ 14、本单位测定氟化物用的是什麽方法，写出仪器的型号？
第 25卷第 2期 V ol.25 No.2 2008年 4月 April 2008 收稿日期:2007-09-23 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50571017 作者简介:王明 (1982- , 男, 硕士, 主要从事新型医用钛合金的研发工作。通讯联系人:宋西平, E-mail: xpsong@https://www.doczj.com/doc/b810692634.html,。 医用钛合金腐蚀、力学相容性和生物相容性研究现状 王明,宋西平 (北京科技大学新金属材料国家重点实验室,北京 100083 摘要:医用钛合金日益受到重视,被应用于牙齿、骨骼等领域。但对医用钛合金总体性能的评价以及生物相容性概念的定义等问题目前观点不一,研究方向也各不相同,且多数研究仅仅涉及腐蚀、力学相容性和生物相容性等某一方面,缺乏综合考虑。本文从腐蚀、力学相容性和生物相容性 3个方面总结了医用钛合金的研究现状,并指出了研究过程存在的问题和以后的发展方向。关键词:医用钛合金;腐蚀;力学相容性;生物相容性 1 前言 金属材料是人类最早使用的生物医用材料之一,甚至可以追溯到公元前 400~公元前 300年, 腓尼基人用金属丝修复牙缺损 [1]。 1546年纯金薄片被用于修复缺损颅骨, 1775年 Icart 等报道了用铁丝固定断骨, 1829年 Levert 等进行动物体内植入 试验,检验了多种金属材料与人体组织的相容性,得出铂丝对组织的刺激性最小的结论。后来也有许多关于金属材料在医学上应用的例子,然而直到 19世纪末, 人们才开始对金属医用材料进行系统研究。 1926年,不锈钢(18Cr-18Ni 用于外科,替代了 较易腐蚀的钢。 1943年,美国又推荐 302型不锈钢用于骨折固定。 1950年,将不锈钢含碳量最大限度的降低至 0.08%~0.03%, 从而研制出具有较好耐蚀性的 316L 不锈钢。由于医用不锈钢的生物相容性较差,后来又开发了钴基合金,主要用来制造人
钛合金的特性及其应用,材料工程学论文,工学论文 ［摘要］综述了钛合金材料的应用及研究现状，着重介绍了钛及钛合金的主要特性，加工性能及其在航空航天、军事工业和汽车制造方面的应用，并在此基础上展望了钛合金的发展方向。 ［关键词］钛合金特性加工性能应用领域 Ti在地壳中的丰度为0.56%(质量分数，下同)，在所有按元素中居第9位，而在可作为结构材料的金属中居第4位，仅次于Al、Fe、Mg，其储量比常见金属Cu，Pb，Zn储量的总和还多。我国钛资源丰富，储量为世界第一。钛合金的密度小，比强度、比刚度高，抗腐蚀性能、高温力学性能、抗疲劳和蠕变性能都很好，具有优良的综合性能，是一种新型的、很有发展潜力和应用前景的结构材料。近年来，世界钛工业和钛材加工技术得到了飞速发展，海绵钛、变形钛合金和钛合金加工材的生产和消费都达到了很高的水平，在航空航天领域、舰艇及兵器等军品制造中的应用日益广泛，在汽车、化学和能源等行业也有着巨大的应用潜力。 一、钛及钛合金的特性 钛及钛合金具有许多优良特性，主要体现在如下几个方面： 1.强度高。钛合金具有很高的强度，其抗拉强度为686—1176MPa，而密度仅为钢的60%左右，所以比强度很高。 2.硬度较高。钛合金(退火态)的硬度HRC为32—38。 3.弹性模量低。钛合金(退火态)的弹性模量为1.078×10－1.176×10MPa，约为钢和不锈钢的一半。 4.高温和低温性能优良。在高温下，钛合金仍能保持良好的机械性能，其耐热
性远高于铝合金，且工作温度范围较宽，目前新型耐热钛合金的工作温度可达550—600℃；在低温下，钛合金的强度反而比在常温时增加，且具有良好的韧性，低温钛合金在－253℃时还能保持良好的韧性。 5.钛的抗腐蚀性强。钛在550℃以下的空气中，表面会迅速形成薄而致密的氧化钛膜，故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质及强碱中，其耐蚀性优于大多数不锈钢。 二、钛及钛合金的加工性能 1.切削加工性能 钛合金强度高、硬度大，所以要求加工设备功率大，模具、刀具应有较高的强度和硬度。切削加工时，切屑与前刀面接触面积小，刀尖应力大。与45钢相比，钛合金的切削力虽然只有其2/3—3/4，可是切屑与前刀面的接触面积却更小(只有45钢的1/2—2/3)，所以刀具切削刃承受的应力反而更大，刀尖或切削刃容易磨损；钛合金摩擦因数大，而热导率低(分别仅为铁和铝的1/4和1/16)；刀具与切屑的接触长度短，切削热积聚于切削刃附近的小面积内而不易散发，这些因素使得钛合金的切削温度很高，造成刀具磨损加（转载自文章资源库https://www.doczj.com/doc/b810692634.html,，请保留此标记。）快并影响加工质量。由于钛合金弹性模量低，切削加工时工件回弹大，容易造成刀具后刀面磨损的加剧和工件变形；钛合金高温时化学活性很高，容易与空气中的氢、氧等气体杂质发生化学反应，生成硬化层，同时进一步加剧了刀具的磨损；钛合金切削加工中，工件材料极易与刀具表面粘结，加上很高的切削温度，所以刀具易于产生扩散磨损和粘结磨损。 2.磨削加工性能 钛合金化学性质活泼、在高温下易与磨料亲和并粘附，堵塞砂轮，导致砂轮磨
钛合金表面处理 引言 钛在高温下易于与空气中的O、H、N等元素及包埋料中的Si、Al、Mg等元素发生反应，在铸件表面形成表面污染层，使其优良的理化性能变差，硬度增加、塑性、弹性降低，脆性增加。 钛的密度小，故钛液流动时惯性小，熔钛流动性差致使铸流率低。铸造温度与铸型温差(300℃)较大，冷却快，铸造在保护性气氛中进行，钛铸件表面和内部难免有气孔等缺陷出现，对铸件的质量影响很大。 因此，钛铸件的表面处理与其它牙用合金相比显得更为重要，由于钛的独特的理化性能，如导热系数小、表面硬度、及弹性模量低，粘性大，电导率低、易氧化等，这对钛的表面处理带来了很大的难度，采用常规的表面处理方法很难达到理想的效果。必须采用特殊的加工方法和操作手段。 铸件的后期表面处理不仅是为了得到平滑光亮的表面，减少食物及菌斑等的积聚和粘附，维持患者的正常的口腔微生态的平衡，同时也增加了义齿的美感；更重要的是通过这些表面处理和改性过程，改善铸件的表面性状和适合性，提高义齿的耐磨、耐蚀和抗应力疲劳等理化特性。 一、表面反应层的去除 表面反应层是影响钛铸件理化性能的主要因素，在钛铸件研磨抛光前，必须达到完全去除表面污染层，才能达到满意的抛光效果。通过喷砂后酸洗的方法可完全去除钛的表面反应层。 1. 喷砂：钛铸件的喷砂处理一般选用白刚玉粗喷较好，喷砂的压力要比非贵金属者较小，一般控制在0.45Mpa以下。因为，喷射压力过大时, 砂粒冲击钛表面产生激烈火花，温度升高可与钛表面发生反应,形成二次污染，影响表面质量。时间为15~30秒，仅去除铸件表面的粘砂、表面烧结层和部分和氧化层即可。其余的表面反应层结构宜采用化学酸洗的方法快速去除。 2. 酸洗：酸洗能够快速完全去除表面反应层，而表面不会产生其他元素的污染。HF—HCl系和HF—HNO3系酸洗液都可用于钛的酸洗，但 HF—HCl系酸洗液吸氢量较大，而HF—HNO3系酸洗液吸氢量小，可控制HNO3的浓度减少吸氢，并可对表面进行光亮处理，一般HF的浓度在3%~5 %左右，HNO3的浓度在15%~30%左右为宜。 二、铸造缺陷的处理 内部气孔和缩孔内部缺陷：可等热静压技术(hot isostatic pressing)去
无锡中天固废处置有限公司操作 指导书 离子计操作规程-----氟离子含量测定 技术部 一．目的 本文件介绍了PSX-270离子计的原理、操作步骤、操作中需要注意的事项，以及仪器的保养。 二．操作细节 2.1 工作原理 2.2操作步骤 2.2.1 标液准备 a.氟化钠标准贮备液PF(2.0)：称取0.4200 g氟化钠NaF（预先在100-110℃下干燥2h，在干燥器内冷却),转入1000 ml容量瓶中，加入10 ml的TISAB，定容后摇匀，贮存于聚乙烯瓶中； b.氟化钠标准溶液PF(4.0)：用胖肚移液管移取10 ml的氟化钠标准贮备液于1000 ml 的容量瓶内，加入10 ml的TISAB，定容至刻度，摇匀贮存于聚乙烯瓶； c.总离子强度调节缓冲溶液（TISAB):称取58.8 g二水合柠檬酸钠和85.0 g硝酸钠，加水溶解，用盐酸调节PH至5-6，转入1000 ml 容量瓶，稀释至刻度，摇匀； 2.2.2 仪器准备 a.按照说明书要求连接电极及仪器（如图），将电极插入蒸馏水中，电极不可以靠壁碰底,预热30min;
离子计测定氟离子含量 修改日期：版本/修改次数：A/0 2.2.3标定 a.取2个聚乙烯杯编号A和B,A中加入100 ml左右的NaF10-2，B中加入100 ml 左右的NaF10-4，各放入一个搅拌子； b.将B烧杯置于磁力搅拌器上，缓慢转动一段时间后，用温度计测量该溶液温度并记录；将电极从蒸馏水中取出，用纸吸干水，放入B中； c.按仪器上的<温度>键，通过<▽△>输入刚才所测的B温度，按<确认>键，然后按<标定>键，屏显示标定1，按<△>键选择标液的PF值，即选择（4.00PF),待仪器MV值显示稳定后，按<确认>键； d.当仪器显示标定2时，用水清洗电极，吸干水珠后放入A烧杯中。待屏幕温度显示第二点校准溶液的PF值，可按△键选择第二点的PF值即（2.00PF）；待仪器MV值稳定后按确认键，当仪器显示测量时表明标定结束，进入水样测量状态。 2.2.4水样测定:取适量V水样，置于聚乙烯杯中，用盐酸或氢氧化钠调节PH在5-8之间（可以借助指示剂判断），加入10 ml TISAB,转移容量瓶定容至刻度，混匀，倒出一定量于塑料烧杯中，放入搅拌子，搅匀后待恢复至常温即可测定，并记录PF值，直到符合标定范围；
氟化物对纯钛及钛合金的腐蚀作用 近年来，钛和钛合金广泛应用于口腔领域，是最常用的口腔材料之一。钛由于与氧具有很高的亲和力，拼在其表面形成了一层紧密而稳定的氧化膜而具有出色的耐腐蚀性。有研究表明氟离子在酸性环境下能破坏这层氧化膜，从而削弱钛的抗腐蚀能力。目前，含氟牙膏、正畸凝胶等含氟牙膏产品大量应用于口腔。钛及钛合金暴露于含氟的复杂口腔坏境中。在此情况下，钛及其合金的腐蚀行为受到氟化物本身浓度、环境酸碱度、口腔中蛋白质和钛合金的成分以及种植体材料表面微形貌等方面的影响。 1.氟化物腐蚀原理 钛材料良好的抗腐蚀性只要是由表面薄二致密稳定的氧化 膜产生，这层氧化膜在破坏后能在含氧环境中迅速形成。这使得氧化膜的破坏和修复（再钝化）维持在一个稳定的状态，保护内部的钛元素不被继续氧化。但有报道发现，钛表面氧化膜在氢氟酸溶液中会出现溶解。目前普遍认为氟化物对钛及钛合金的腐蚀原理是口腔中溶解的氟化物和氢离子结合形成氟化氢。氟化氢能优先吸附于钛表面氧化膜的某些点上，排挤掉氧原子，然后和氧化膜中的太离子结合形成可溶性氟化物，使钛发生点蚀。反应方
程如下： Ti2O3+6HF=2TiF3+3H2O, TiO2+4HF=TiF4+2H2O, TiO2+2HF=H2O+TiOF2. 表面氧化膜破坏发生多孔性改变后，导致深部钛的暴露。钛是一种活性很高的金属，在含氢或析氢腐蚀环境中会持续吸收氢，在钛晶面生成TiH2,促进腐蚀的进程，甚至形成微裂纹，最终导致钛材料修复失败。 2.氟化物腐蚀影响因素 2.1氟化物的浓度 口腔中氟化物主要来源于含氟牙膏和漱口水等口腔保健品，其浓度范围1000~10000Ppm不等，使用这些保健产品会导致口腔局部氟离子浓度增高。有研究发现在酸性溶液中，氟离子浓度达到30ppm时，钛表面的氧化膜即可出现破坏，说明低浓度的氟离子就减弱了钛材料的抗腐蚀性能。 （1）高浓度氟溶液对钛表面的腐蚀作用在弱酸环境中就能进行。Her-Hsiung Huang 溶液中能检测到更高的钛离子溶出量，这也间接说明了钛在酸蚀化电阻下降明显，抗腐蚀性能下降。马长柏等 （3）发现腐蚀产生的点状凹陷的分布范围和深度均随氟离
钛及钛合金的失效与其预防 钛及钛合金是20世纪50年代兴起的一种重要结构金属，被联合国《世界经济的未来》报告誉为继钢、铝之后21世纪的第三金属。钛及钛合金具有许多优异的性能，比如低密度，高熔点，高比强度，耐腐蚀性能优异，高低温性能好，无磁性，声波和振动的低阻尼特性，生物相容性好，具有超导特性、形状记忆和吸氢特性等，被称为“太空金属”和“海洋金属”，在航空航天、海洋开发、化工、冶金、电力、医用材料、体育休闲业、汽车等领域有着广阔的应用。 钛及其合金在航空航天领域[1]得以广泛应用，在航空发动机上不断取代铝合金、镁合金及钢构件。这得益于钛合金的高比强度远超过强度高而密度大的钢以及重量轻但强度较低的铝合金；并且钛合金的耐热性远高于铝合金，目前先进耐热钛合金的工作温度可达550℃~600℃，同时低温钛合金则在-253℃还能保持良好的塑性；另外钛及其合金优良的抗蚀性，特别是在海水和海洋大气中抗蚀性极高，这对舰载飞机、水上飞机以及沿海地区服役的飞机都十分有利。尽管钛合金具有诸多优点，但也存在一些缺点限制了它的应用。钛及其合金的弹性模量低，容易变形失稳，不宜作细长杆件和薄壁件；钛及其合金导热性差、摩擦系数高，容易导致粘连，不宜用作有摩擦关系的零部件；制造成本高等。 钛及其合金不仅在军事领域得到广泛应用，其在民用工业领域的应用也日益增多。由于这些钛制构件的受力状况和工作环境各不相同，其常见的失效模式主要有：1.疲劳断裂；2.腐蚀损伤，如钛合金的氧污染、应力腐蚀断裂、氢脆等； 3.摩擦损伤，如外物磨蚀、冲刷等； 4.失稳，由于刚性不够而在使用条件下失稳失效； 5.蠕变失效，包括变形过大、蠕变断裂、蠕变脆化等。 1. 疲劳断裂失效 疲劳断裂是零部件在交变载荷（应力或应变）反复作用下的累积损伤过程，这是钛合金零部件最主要的失效模式，如压气机颤振引起叶片的低周疲劳、振动引起转子叶片的高周疲劳等。 （1）低周疲劳断裂 金属在交变载荷作用下由于塑性应变的循环作用而引起的疲劳破坏叫做低周疲劳，也称塑性疲劳或应变疲劳。低周疲劳寿命很短，一般低于105周次。钢及铝合金在退火状态下一般表现为循环硬化，而大多数退火状态的钛合金在低周疲劳过程中一般表现为循环软化。循环软化或循环硬化是指金属材料在应变（应力）保持一定的情况下，应力（应变）在循环过程中下降（增高）或增高（下降）的现象。对结构件的设计而言，一般选用循环稳定或循环硬化的材料，而大多工业钛合金属于循环软化材料，在使用过程中，若处于应力控制，则会产生过量的塑性变形而使构件破坏或失效。 （2）高周疲劳断裂[2]
钛及钛合金的表面处理 摘要：本文对钛及钛合金的表面处理的方法进行了综述，随着钛合金在航天航空、舰船、石油、化工以及其他行业的不断应用，世界各国尤其是发达国家和发展中国家的研究工作者为克服钛合金的缺点正做着各种尝试和努力，钛合金的表面处理方法也取得了长足的进展。 关键词：钛及钛合金表面处理研究方法 1 引言 钛及钛合金具有低密度、良好的耐腐蚀能力、高比强度以及令人满意的生物相容性，在航空航天、化工、生物医学等领域得到广泛的应用，并为社会带来巨大的经济效益。然而，钛及钛合金表面硬度低，在滑动摩擦条件下摩擦力学性能差，特别是抗摩擦和磨损性能较差的钛合金，严重地限制了其应用范围。为了有效地利用钛合金的优良性能，对其进行表面处理，是一种改善钛合金缺陷使其最大限度地发挥其优势的重要措施之一。 2 表面处理方法 2.1 电镀 在钛合金表面主要有镀镍、镀硬铬、镀银等，镀银目的是提高钛合金的导电性和钎焊性。电镀前必须对钛合金表面进行预处理，膜层与基体的结合力差是钛及钛合金表面进行电化学处理的主要问题，要想在钛及钛合金上得到满意和合格的表面膜层，镀覆预处理是非常重要的步骤，而预处理的关键是“活化成膜”处理，若选择适宜的预处理方法，既能简化工艺，又能保证和提高镀覆层与基体的结合强度[1]。 2.2 交流微弧氧化 微弧氧化(MAO)是一项在金属表面生长氧化物陶瓷膜的新技术。它从阳极氧化发展而来．但它施加了几百伏的高压，突破了阳极氧化对电压的限制。该技术通过微弧放电区瞬间高温高压烧结直接把基体金属变成氧化物陶瓷，并获得较厚的氧化物膜。对钛合金表面微弧氧化，获得膜的硬度高并与金属基体结合良好。改善了钛合金表面的抗磨损、抗腐蚀、耐热冲击及绝缘等性能，在许多领域具有很好的应用前景[2]。 2.3 表面氧化处理 一般钛和钛合金较之常用的生物体用合金Co、Cr合金和316L不锈钢的耐磨性都较差，而且所产生的磨损粉在生物体内都有可能产生不良影响。因此，新开发的一些生物体用钛合金在生物体内使用之前往往都要采取适当的表面处理，以提高其抗磨性。为此，日本丰桥技术科学大学和大同特殊钢公司研究了一种新开发的生物体用B型钛合金(简称TNTZ合金)，采取表面氧化处理提高其表面耐磨性[3]。 2.4 离子注入 离子注入与其它表面处理技术相比显示了诸多优点，与物理或化学气相沉积相比，主要优点在：①膜与基体结合好，抗机械、化学作用不剥落能力强；②注入过程不要求升高基体温度，从而可保持工件几何精度；③工艺重复性好等。许多研究者报道了氨离子注入对合金表面成分、组织结构、硬度及摩擦学性能有良好改善效果。TiC也是超硬相，故钛合金经离子注入碳也同样可以强化钛合金表面。但是由于等离子体基离子注入并非连续过程，施加每一负脉冲电位时，随着脉冲电位由零下降至谷值，再回升至零，发生着溅射和注入两个过程。如果等离子体中含有金属或碳离子时，在脉冲电位为零时，在一定条件下还会在表面形成
上海大学 本科生课程论文论文题目：钛合金在多领域的应用与发展 课程名称： 课程号： 学生姓名： 学生学号： 所在学院：材料科学与工程学院 日期：2015.05.24
摘要：钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。本文综述了钛合金在航空航天飞行器、热氢处理、发动机、高温钛合金、生物医用材料等方面的应用与发展。 关键词：钛合金；航空；氢；发动机；生物医用材料 钛合金在航空方面的应用与发展 钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、耐高温等优点。从20世纪50年代开始,钛合金在航空航天领域中得到了迅速的发展。钛合金是当代飞机和发动机的主要结构材料之一,可以减轻飞机的重量,提高结构效率。在飞机用材中钛的比例,客机波音777为7%,运输机C-17为10.3%,战斗机F-4为8%,F-15为25.8%,F-22为39%。 高性能航空发动机的发展需求牵引着高温钛合金的发展,钛合金的使用温度逐步提高,从20世纪50年代以Ti-6Al-4V合金为代表的350℃,经过IMI679和IMI829提高到了以IMI834合金为代表的600℃。目前,代表国际先进的高温钛合金有美国的Ti-6242S,Ti-1100,英国的IMI834,俄罗斯的BT36以及中国的Ti-60。表2为600℃主要高温钛合金的成分及性能特点。 Ti-6242S(Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si)钛合金是美国于20世纪60年代为了满足改善钛合金高温性能的需要,特别是为了满足喷气发动机使用要求而研制的一种近α型钛合金。合金的最高使用温度为540℃,室温的σb=930 MPa。特点是具有强度、蠕变强度、韧性和热稳定性的良好结合,并具有良好的焊接性能,主要应用于燃气涡轮发动机零件,发动机结构板材零件,飞机机体热端零件。 BT36(Ti-6.2A1-2Sn-3.6Zr-0.7Mo-0.1Y-5.0W-0.15Si)合金是俄罗斯于1992年研制成功的一种使用温度在600～650℃的钛合金。合金中加入了5%W和约0.1%Y。加入W对提高合金的热强性有明显作用。加入微量Y可以明显地细化合金的晶粒,改善了合金的塑性和热稳定性。 Ti60(Ti-5.8 Al-4.8 Sn-2.OZr-1.0 Mo-0.35Si-0.85Nd)合金由中国科学院金属研究所在Ti55合金基础上改型设计、宝鸡有色金属加工厂参与研制的一种600℃高温钛合金。Ti60合金的特点之一是合金中加入了1%Nd(质量分数),通过内氧化方式形成富含Nd、Sn和O的稀土相,降低基体中的氧含量,从而起到净化基体,改善合金热稳定性的作用。Ti60合金已进行了半工业性中试试验(包括压气机盘模锻)和全面性能测定。 根据国内外研究现状,未来高温钛合金的发展趋势是:(1)研制600℃以上的新型高温钛合金。可对现有高温钛合金的成分进行调整,改进加工工艺,或研发新的高温钛合金,提高高温钛合金的使用温度。(2)稀土元素在高温钛合金中的作用尚待进一步研究。我国研制的含稀土元素的高温钛合金其使用温度已达到600℃,其各项性能显示均为良好。但稀土元素在合金
钛合金表面处理 Hessen was revised in January 2021
钛合金表面处理 引言 钛在高温下易于与空气中的O、H、N等元素及包埋料中的Si、Al、Mg等元素发生反应，在铸件表面形成表面污染层，使其优良的理化性能变差，硬度增加、塑性、弹性降低，脆性增加。 钛的密度小，故钛液流动时惯性小，熔钛流动性差致使铸流率低。铸造温度与铸型温差(300℃)较大，冷却快，铸造在保护性气氛中进行，钛铸件表面和内部难免有气孔等缺陷出现，对铸件的质量影响很大。 因此，钛铸件的表面处理与其它牙用合金相比显得更为重要，由于钛的独特的理化性能，如导热系数小、表面硬度、及弹性模量低，粘性大，电导率低、易氧化等，这对钛的表面处理带来了很大的难度，采用常规的表面处理方法很难达到理想的效果。必须采用特殊的加工方法和操作手段。 铸件的后期表面处理不仅是为了得到平滑光亮的表面，减少食物及菌斑等的积聚和粘附，维持患者的正常的口腔微生态的平衡，同时也增加了义齿的美感；更重要的是通过这些表面处理和改性过程，改善铸件的表面性状和适合性，提高义齿的耐磨、耐蚀和抗应力疲劳等理化特性。 一、表面反应层的去除 表面反应层是影响钛铸件理化性能的主要因素，在钛铸件研磨抛光前，必须达到完全去除表面污染层，才能达到满意的抛光效果。通过喷砂后酸洗的方法可完全去除钛的表面反应层。 1.喷砂：钛铸件的喷砂处理一般选用白刚玉粗喷较好，喷砂的压力要比非贵金属者较小，一般控制在以下。因为，喷射压力过大时, 砂粒冲击钛表面产生激烈火花，温度升高可与钛表面发生反应,形成二次污染，影响表面质量。时间为15~30秒，仅去除铸件表面的粘砂、表面烧结层和部分和氧化层即可。其余的表面反应层结构宜采用化学酸洗的方法快速去除。 2.酸洗：酸洗能够快速完全去除表面反应层，而表面不会产生其他元素的污染。HF—HCl系和HF—HNO3系酸洗液都可用于钛的酸洗，但 HF—HCl系酸洗液吸氢量较大，而HF—HNO3系酸洗液吸氢量小，可控制HNO3的浓度减少吸氢，并可对表面进行光亮处理，一般HF的浓度在3%~5 %左右，HNO3的浓度在 15%~30%左右为宜。
钛及钛合金的防腐应用 钛的另一个显著特点是耐腐蚀性强，这是由于它对氧的亲合力特别大，能在其表面上生成一层致密的氧化膜，可保护钛不受介质腐蚀。金属钛在大多数水溶液中，都能在表面生成钝化氧化膜。因此，钛在酸性、碱性、中性盐水溶液中和氧化性介质中具有很好的稳定性，比现有的不锈钢和其它有色金属的耐腐蚀性都好，甚至可与铂比美。但是，如果在某种介质中，能连续溶解钛表面氧化膜时，则钛在这种介质中便会受到腐蚀。例如，钛在氢氟酸、浓的或热的盐酸、硫酸和磷酸中，由于这些溶液溶解钛表面氧化膜，所以钛被腐蚀。如果在这些溶液中加入氧化剂或某些金属离子时，则钛表面氧化膜便会受到保护，此时钛的稳定属于增加。 一．化学工业 在化工生产中，用钛代替不锈钢、镍基合金和其它稀有金属作为耐腐蚀材料,这对增加产量，提高产品质量，延长设备使用寿命、减少消耗、降低能耗、降低成本、防止污染、改善劳动条件和提高生产率等方面都有十分重要的意义。 近年来，我国化工用钛的范围不断扩大，用量逐年增加，钛已成为化工装备中主要的防腐蚀材料之一。其主要应用于蒸馏塔、反应器、压力容器、热交换器、过滤器、测量仪器、汽轮机叶片、泵、阀、管道、氯碱生产电极、合成塔内衬、其它耐酸设备内衬等。钛作为一种优良的用于化工装置中的耐腐蚀结构材料，已经确立了它的地位，也愈来愈引起工程技术人员的重视。 1氯碱工业 钛在各种酸、碱、盐介质中，除上述四种无机酸和腐蚀性很强的氯化铝外，都具有很好的稳定性。所以，钛是化学工业中优良的抗腐蚀材料，得到了越来越广泛的应用。例如，在氯碱工业中使用钛金属阳极和钛制湿氯气冷却器，收到很好的经济效果，被誉为氯碱工业中的一大革命。 氯碱工业是重要的基本原料工业，其生产和发展对国民经济影响很大。这是因为钛对氯离子的耐腐蚀性能优于常用的不锈钢和其它有色金属。目前氯碱工业中广泛采用钛来制造金属阳极电解槽、离子膜电解槽、湿氯冷却器、精制盐水预热器、脱氯塔、氯气冷却洗涤塔等。这些设备的主要零部件过去多采用非金属材料（如石墨、聚氯乙烯等），由于非金属材料的力学性能、热稳定性能和加工工艺性能不够理想，造成设备笨重、能耗大、寿命短，并影响产品质量和污染环境。因此，我国自70年代以来，开始陆续用金属阳极电槽和离子膜电槽代替石墨电槽，用钛制湿氯冷却器代替石墨冷却器，均取得良好的效果。 例如：钛制湿氯冷却器的应用。食盐电解生产烧碱要产生大量的高温湿氯气，温度一般在75~95℃，需要经过冷却和干燥才能使用。 我国食盐电解制取氯气的生产，以前因为冷却工艺不合理或因冷却设备的腐蚀问题影响
Ti—FG—BM型钛合金种植体表面处理及生物相容性研究进展钛合金由于具有良好的机械性能、优秀的生物相容性特征和体液环境的耐 腐蚀性，成为牙科修复临床应用中的常见材料。但是当前临床中使用的钛合金比人骨有更高的弹性，所以经常会出现种植的牙齿与骨骼之间因为弹性规模不匹配造成的种植体周围出现了骨吸收的情况，經常会出现种植体断裂或松动等，严重影响了种植的成功率。因此，开发研制与骨组织相近的低弹性模量Ti-FG（function group）-BM（bioactive material）型种植就成为当前研究的热点。 标签：低弹性模量；种植体；功能组 钛合金在牙科修复物中作为首选的材料，是因为钛合金具有良好的生物相容性特征，并具有良好的机械力学性。但是钛合金由于是金属材料，并且没有促进新骨骼生成的能力，所以没有生物活性。所以找到一种具有促进骨骼整合并可以与骨骼整合的材料是非常重要的。本文对开发研制与骨组织相近的低弹性模量Ti-FG-BM型种植体材料在口腔种植修复应用的重要内容的研究进展作一综述。 1 口腔种植研究的主要方向 由于当前人们生活水平的不断提高，人们对牙齿的美观程度要求也越来越高，并且牙齿种植也可以从很大程度上提高人们的生活质量，所以口腔种植手术在牙科应用越来越广泛。但是口腔种植体材料较为昂贵，所以很多学者不断寻找有较好的生物相容性且与人体骨骼组织的弹性硬度相匹配的材料，为降低消费者种植费用和提高种植手术成功率不断努力。在20世纪初期，临床上常用的种植体材料主要有钛合金、钴合金和不锈钢，但是钛合金与不锈钢的弹性较大，所以与骨骼之间弹性模量不匹配，在种植以后载荷并不能有效传递到周围的骨骼组织，所以在种植以后种植体容易出现松动或周围骨组织吸收的现象，最终导致种植术失败[1-3]。与此同时，钛合金表面经过处理的生物惰性氧化层与骨骼不能发生化学结合反应，仅仅是与骨骼融合，从而限制了其在较大承载部位的使用。基于以上原因，科学家不断研究有更高生物相容性和更接近骨骼弹性模量的Ti-FG-BM的种植体，可以更充分满足对口腔植入材料的要求，也成了当前研究的热点话题。 2 国际社会的研究状况 钛合金作为植入体材料在20世纪60年代首次在瑞典用于口腔种植，其优良的特性也促进了临床对外科植入体材料的深入研究，随后钛合金材料在临床上被用作替换材料。在20世纪70年代以后，在外科修复和替换器件的发展中，钛合金被广泛应用。第一代钛合金主要包括纯钛、Ti-3Al-2.5V、Ti-6Al-4V等，但是临床中人们发现V对人体有较大的毒性，并且这类合金的耐腐蚀程度差，所以迫切需要下一代生物医用合金的研发。一直到20世纪80年代中期，德国和瑞士先后开发了新一代钛合金Ti-6AL-7NbTi-5A12.5Fe，并且在临床中得到了广泛应用[4-5]。我国自行研制的Ti-51A1、Ti-6A1-7Nb、Ti-2.5A1-2.5Mo-2.5Zr，非常实
钛合金常用规格及性能用途 TC4 / GR5 / Ti6AL4V 钛棒现货规格：? 直径2mm ?8mm?9mm?10mm ? 直径12mm 15mm 16mm 18mm 20mm?25mm?30mm?35mm?40mm?45mm?50mm?55mm? 直径60mm 65mm 70mm 75mm 80mm?85mm?90mm?100mm?105mm?110mm?120mm ? TC4 / GR5 / Ti6AL4V 钛棒现货规格：? 厚度1mm 2mm 3mm 4mm 5mm 6mm 7mm 8mm 10mm?12mm 14mm ? 厚度16mm?18mm 20mm?25mm 30mm 32mm 35mm 50mm 45mm?50mm 60mm 70mm 80mm 90mm? 钛合金优越的特性： 1耐酸碱腐蚀，耐海水腐蚀，耐污水腐蚀； 2密度小（），轻； 3无磁性；广钛金属 4在-253°-600°之间使用，他的抗拉强度，在金属中，几乎是最高的。 应用举例:工业上除采用工业纯钛制造零件以外，大量使用的是钛合金。它在航空、航天、化工、造船、冶金、电子、医疗、石油、医药、军工等工业部门获得日益广泛的应用,制造燃气轮机部件。 【钛合金的性能】 钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过％，但其强度低、塑性高。％工业纯钛的性能为：密度ρ=cm3，熔点为172矽钛合金耐磨地坪5℃，导热系数λ=，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=×105MPa，硬度HB195。 (1)强度高钛合金的密度一般在cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度才接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料，见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。 (2)热强度高使用温度比铝合金高几百度，在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450～500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。 (3)抗蚀性好钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。( 4)低温性能好钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。因此，钛合金也是一种重要的低温结构材料。 (5)化学活性大钛的化学活性大，与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。含碳量大于％时，会在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN硬质表层；在600℃以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达～ mm，硬化程度为20％～30％。钛的化学亲和性也大，易与摩擦表面产生粘附现象。 (6)导热系数小、弹性模量小钛的导热系数λ=（）钛合金制品约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50％。钛合金的弹性模量约
钛合金在多领域的应用 与发展 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
上海大学 本科生课程论文 论文题目：钛合金在多领域的应用与发展 课程名称： 课程号： 学生姓名： 学生学号： 所在学院：材料科学与工程学院 日期 摘要：钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。本文综述了钛合金在航空航天飞行器、热氢处理、发动机、高温钛合金、生物医用材料等方面的应用与发展。 关键词：钛合金；航空；氢；发动机；生物医用材料 钛合金在航空方面的应用与发展 钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好、耐高温等优点。从20世纪50年代开始, 钛合金在航空航天领域中得到了迅速的发展。钛合金是当代飞机和发动机的主要结构材料之一,可以减轻飞机的重量,提高结构效率。在飞机用材中钛的比例,客机波 音777为7%,运输机C-17为%,战斗机F-4为8%,F-15为%,F-22为39%。 高性能航空发动机的发展需求牵引着高温钛合金的发展,钛合金的使用温度逐 步提高,从20世纪50年代以Ti-6Al-4V合金为代表的350℃ ,经过IMI679和 IMI829提高到了以IMI834合金为代表的600℃。目前,代表国际先进的高温钛合金有美国的Ti-6242S,Ti-1100,英国的IMI834,俄罗斯的BT36以及中国的Ti-60。表 2为600℃主要高温钛合金的成分及性能特点。 Ti-6242S钛合金是美国于20世纪60年代为了满足改善钛合金高温性能的需要,特别是为了满足喷气发动机使用要求而研制的一种近α型钛合金。合金的最高使用温度为540℃,室温的σb=930 MPa。特点是具有强度、蠕变强度、韧性和热稳定性 的良好结合,并具有良好的焊接性能,主要应用于燃气涡轮发动机零件,发动机结构 板材零件,飞机机体热端零件。 BT36合金是俄罗斯于1992年研制成功的一种使用温度在600～650℃的钛合金。合金中加入了5%W和约%Y。加入W对提高合金的热强性有明显作用。加入微量Y可以明显地细化合金的晶粒,改善了合金的塑性和热稳定性。 Ti60 合金由中国科学院金属研究所在Ti55合金基础上改型设计、宝鸡有色金属加工厂参与研制的一种600℃高温钛合金。Ti60合金的特点之一是合金中加入
氟化物的危害有哪些? 氟化物指含负价氟的有机或无机化合物，是常见的大气污染物之一，具有无色、有刺激性、腐蚀性和毒性的特征。单独的氟元素是一种生命元素，但如果过量的话就可能会造成氟中毒，对人体的危害很大。那么，氟化物究竟是什么?氟化物的危害有哪些? 氟化物与其他卤素类似，氟生成单负阴离子(氟离子F?)。氟可与除He、Ne和Ar外的所有元素形成二元化合物。从致命毒素沙林到药品依法韦仑，从难熔的氟化钙到反应性很强的四氟化硫都属于氟化物的范畴。氟化物主要是氟化氢，是常见的大气污染物之一，是无色有刺激性的气体，对空气的相对密度为0.713，易溶于水。氟化氢的水溶液称氢氟酸，是无色的液体，有强烈的腐蚀性和毒性。氟化氢对人体的危害比二氧化硫约大20倍，空气中氟化物含量超过1mg/m3时，就会对人的眼睛、皮肤和呼吸器官产生直接危害;对植物的影响比二氧化硫大10一100倍，当大气中氟化物含量达45—90mg/m3时，植物的叶组织就会坏死，牲畜饮用含氟高的水和饲料，会引起慢性中毒。据报道，氟化氢质量浓度为0.03一0.06mg/m3时，发现儿童氟斑牙、尿氟量较
对照区高1—2倍;在2mg/m3，甚至质量浓度在1mg/m3时，也可引起慢性氟中毒;长期饮用含氟超过1.5mg/L的水，可产生氟骨症。一般认为饮用水中含氟量以0.5—1mg/L为宜。氟化物对人体危害，主要使骨骼受害，表现肢体活动障碍，重者骨质疏散或变形，易于自发性骨折。其次是牙齿脆弱，出现斑点、损害皮肤，出现疼痛、湿疹及各种皮炎。氟化氢对呼吸器官有刺激作用，引起鼻炎、气管炎，使肺部纤维组织增生。事实上，氟化物是一种毒药。这也是含氟牙膏会出现这种令人恐惧标识的原因所在。氟化物是一种比砷毒性小的物质，但毕竟存在危险。但由于氟化物被认为有益牙齿健康，西方发达国家的生产商迅速占据了有利地位。他们游说当局将这种毒药列为有助于治疗牙科疾病的药物类别。后来，美国铝业公司的研究人员还建议将氟化物添加到供水系统中帮助减少蛀牙。不幸的是，该公司赢了。直到如今，仍然有无数的美国家庭遭受着氟化水的危害。 氟化物的危害有哪些?从上文可以看出氟化物会使人体的骨骼受害，骨质疏松、牙齿脆弱、引发湿疹、鼻炎、气管炎等疾病，是非常可怕的。因此在日常生活中，人们要注意购买牙膏要过滤掉含氟的牙膏，远离氟化物，健康、快乐生活!
TA15钛合金腐蚀加工工艺研究 T echnology of Corrosion Processing of T A15T itanium A lloy 林翠1,梁静1,赵晴1,杜楠1,王力强2 (1南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室, 南昌330063;2成都飞机工业(集团)公司工程制造部,成都610092) LIN Cui1,LIAN G Jing1,ZH A O Qing1,DU Nan1,WANG L-i qiang2 (1National Defence Key Discipline Labor atory o f Lig ht Alloy Pr ocessing Science and Technolog y,Nanchang H angkong Univ er sity,Nanchang330063,China; 2Department of Eng ineering M anufacture,Chengdu Aircr aft Industrial Group Co.,Cheng du610092,China) 摘要:筛选出T A15腐蚀加工液的配方,探讨腐蚀加工液的调整和寿命。结果表明:T A15的腐蚀加工液配方为HF 30g/L,HN O3150g/L,添加剂平平加0.5g/L。随腐蚀加工的进行,溶液中主要成分减少,钛离子含量增加,会影响腐蚀加工工艺性能和腐蚀加工后试样的表面质量,因此需要定期对腐蚀加工液进行调整。钛离子含量每增加5g/L补加10g/L H F,10g/L H N O3,初始量1/5的添加剂。当溶液中钛离子含量为50g/L时,达到槽液加工寿命。 关键词:T A15;腐蚀加工;配方;槽液调整和寿命 中图分类号:T G146.2+3文献标识码:A文章编号:1001-4381(2010)08-0051-05 Abstract:T he fo rmula of corrosion pr ocessing of T A15w as selected.The adjustment and life span of solution w ere inv estig ated.T he results sho w that the fo rmula o f co rrosio n processing is hydr ofluoric acid30g/L,nitric acid150g/L,additiv es per eg al0.5g/L.With co ntinuous co rrosio n pr ocessing,the major ingredients concentration decr eases,w hile the titanium ion co ncentratio n increases,w hich influ-ences the technolog y proper ty of corr osion pr ocessing and surface quality,ther efore so lution should be periodically adjusted.10g/L hydro fluoric acid,10g/L nitrate acid,additives o f o ne-fifth of initial vo-l ume are added to solutio n w hen the quantity of titanium ion increases5g/L.T he corro sion pr ocessing solution reaches life span w hen titanium ion concentr ation is50g/L. Key words:TA15;co rrosion pr ocessing;formula;solution adjustm ent and life span TA15钛合金材料具有比重轻、强度高、耐热、耐腐蚀等一系列优良的力学、物理性能,在军事工业上得到了广泛的应用,但由于机械加工困难,制约了它的应用[1-3]。 腐蚀加工是特种加工工艺的一种,它通过化学反应有选择、可控制地切除金属[4-7]。腐蚀加工技术和其他技术相比,工艺简单,比较容易实现,生产成本低、生产效率较高,同时具有无刀具损耗、无切削应力等优点,因此成为制造领域中的一项重要技术。目前腐蚀加工主要应用于:加工薄和大面积的零件;不能和难于用传统的机械加工方法加工的材料;加工型面复杂的零件;减轻结构质量。 1771年,斯契尔发现了氢氟酸,这为机械加工困难的钛合金提供了腐蚀加工的可能[8-11]。20世纪60年代中期,腐蚀加工成为一种非常有实用价值的生产加工方法,美国、英国、法国、俄罗斯等国相继开始进行钛合金腐蚀加工的相关研究[12-15]。 本工作从钛合金腐蚀加工工艺的基本原理着手,对TA15腐蚀加工溶液配方及槽液寿命等进行了探讨。筛选出适合T A15腐蚀加工的基础溶液,通过正交实验进一步确定了TA15腐蚀加工液的配方。腐蚀加工过程中溶液中的成分不断消耗,同时钛离子不断增加,这会影响腐蚀加工工艺性能和腐蚀加工后试样的表面质量,因此必须对腐蚀加工液进行控制。当腐蚀加工的表面质量和腐蚀加工速度达不到要求时,必须对溶液进行补加来维护正常腐蚀加工。当钛离子含量增加到一定值后,通过调整无法恢复腐蚀加工速度或腐蚀加工所要求的表面粗糙度、平整度等性能指标,