本文關(guān)鍵詞：復(fù)合軋制工藝對Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn顯微組織和超彈性能的影響

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【摘要】：新型β鈦基形狀記憶合金因具有低的彈性模量、優(yōu)良的生物相容性、良好的耐腐蝕性等優(yōu)異性能,在生物移植材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但與傳統(tǒng)NiTi形狀記憶合金合金相比,β鈦合金其馬氏體相變臨界應(yīng)力較低、超彈性回復(fù)應(yīng)變較小以及穩(wěn)定性較差,這些問題制約了該合金在實際工程中的應(yīng)用。細(xì)化晶粒是一種提高β鈦基形狀記憶合金綜合力學(xué)性能的有效途徑。因此,本論文以Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn鈦基形狀記憶合金為研究對象,采用復(fù)合軋制(Accumulative Roll-Bonding,ARB)工藝,對該合金進(jìn)行大變形,并通過退火再結(jié)晶的方法細(xì)化合金顯微組織。研究了復(fù)合軋制與后續(xù)熱處理工藝對合金顯微組織與力學(xué)性能,尤其是超彈性能的影響及其機理。論文取得的結(jié)果如下:1.采用真空電弧熔煉爐,制備出了Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn鈦基形狀記憶合金,對該合金進(jìn)行室溫軋制,研究了軋制變形量對合金再結(jié)晶溫度和后續(xù)退火熱處理過程中顯微組織的影響。研究結(jié)果表明,當(dāng)變形量為50%時,其再結(jié)晶溫度在740℃左右,且再結(jié)晶溫度隨變形量的增大而降低。軋制變形量為87%的合金在800℃退火5 min后,顯微組織發(fā)生完全再結(jié)晶,其晶粒度大小得到明顯細(xì)化,晶粒度大小為50μm,其相組成主要為β相。2.通過采用復(fù)合軋制(Accumulative Roll-Bonding,ARB)工藝,對Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn在室溫下進(jìn)行了軋制,并對軋制后的試樣在700℃下,進(jìn)行了快速熱處理(保溫5 min),利用光學(xué)顯微鏡鏡(OM)、X射線衍射儀(XRD)和掃面電鏡(SEM)對合金軋制熱處理前后合金組織與成分進(jìn)行分析,并用電子萬能試驗機對軋制試樣的力學(xué)性能和超彈性能進(jìn)行測試。結(jié)果表明,復(fù)合軋制工藝能有效細(xì)化合金晶粒,經(jīng)過軋制8道次,700℃/5 min快速熱處理可得到全β相合金組織,其晶粒尺寸1μm,該合金的超彈性能得到了改善,在預(yù)變形為6%時,其回復(fù)變形為5.94%,回復(fù)率為99%,并表現(xiàn)出穩(wěn)定的超彈性。3.系統(tǒng)研究了退火溫度和時間對復(fù)合軋制8道次后Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn合金超彈性的影響。結(jié)果表明,熱處理溫度和時間對合金超彈性有顯著影響,700℃退火5 min有助于提高復(fù)合軋制8道次的Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn合金的超彈性,回復(fù)率最高,達(dá)到86%。
【關(guān)鍵詞】：鈦基形狀記憶合金 超彈性 復(fù)合軋制 微觀組織 熱處理
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG339;TG146.23
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 引言9
• 1.2 醫(yī)用β鈦合金9-11
• 1.3 醫(yī)用β鈦合金的形狀記憶性能和超彈性11-13
• 1.4 醫(yī)用β鈦合金超彈性性能的影響因素13-16
• 1.4.1 β鈦合金合金化元素13-14
• 1.4.2 熱處理14
• 1.4.3 晶粒尺寸14-16
• 1.5 晶粒細(xì)化方法16-20
• 1.5.1 化學(xué)細(xì)化法16
• 1.5.2 快速冷卻法16
• 1.5.3 大變形處理細(xì)化法16-20
• 1.6 選題意義及研究內(nèi)容20-22
• 1.6.1 選題意義20-21
• 1.6.2 研究內(nèi)容21-22
• 第2章 軋制變形量對Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn鈦合金顯微組織的影響22-32
• 2.1 引言22
• 2.2 實驗材料與方法22-25
• 2.2.1 合金熔煉22-23
• 2.2.2 軋制實驗23-24
• 2.2.3 X射線衍射分析24
• 2.2.4 顯微硬度實驗24-25
• 2.2.5 合金組織觀察25
• 2.3 實驗結(jié)果與討論25-31
• 2.3.1 不同變形量對Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn合金再結(jié)晶溫度的影響25-29
• 2.3.2 軋制變形量對Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn合金退火組織的影響29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 復(fù)合軋制工藝Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn顯微組織和超彈性能的影響32-44
• 3.1 引言32-33
• 3.2 實驗材料及方法33-35
• 3.2.1 試樣制備33-34
• 3.2.2 力學(xué)性能及超彈性能檢測34-35
• 3.2.3 顯微組織觀測35
• 3.3 實驗結(jié)果與分析35-43
• 3.3.1 復(fù)合軋制對相組成和顯微組織的影響35-38
• 3.3.2 復(fù)合軋制對力學(xué)性能和超彈性的影響38-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 熱處理對復(fù)合軋制后βTi-7.5Nb-4Mo-2Sn合金顯微組織和超彈性能的影響44-51
• 4.1 引言44
• 4.2 實驗材料與方法44-45
• 4.3 實驗結(jié)果與分析45-50
• 4.3.1 加熱溫度和時間對β-Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn合金顯微組織的影響45-47
• 4.3.2 加熱溫度和時間對β-Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn合金超彈性能的影響47-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第5章 結(jié)論與展望51-53
• 5.1 結(jié)論51-52
• 5.2 展望52-53
• 參考文獻(xiàn)53-59
• 致謝59-60
• 碩士期間科研成果60

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本文編號：1099473