【摘要】：本文在生物醫(yī)用TiNi合金的基礎(chǔ)上,添加Cu元素部分取代Ni,制備了TiNiCu合金,研究了Cu含量和熱機(jī)械處理工藝對(duì)TiNiCu合金組織與性能的影響,優(yōu)化了合金成分和熱機(jī)械處理工藝。同時(shí),為了進(jìn)一步提高合金的抗菌性能,本文在提高合金中Cu元素含量的同時(shí)添加了Nb元素來(lái)改善加工性能,系統(tǒng)研究了熱機(jī)械處理TiNiCu合金和TiNiCuNb合金在模擬口腔環(huán)境下的彎曲性能、耐磨性、耐腐蝕性、離子溶出行為和抗菌性能,為研發(fā)新型兼具超彈性和抗菌功能的正畸弓絲材料提供了新的選擇和實(shí)驗(yàn)參考。顯微組織、相組成、相變行為和拉伸力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明,室溫下原始態(tài)TiNiCu合金主要由奧氏體和Ti_2(NiCu)相組成,其中Ti_2(NiCu)相沿軋制方向分布,且隨合金中Cu元素含量的增加,合金的晶粒尺寸變大。原始態(tài)TiNiCu合金在加熱和冷卻過(guò)程中均發(fā)生一步相變,Cu元素的添加提高了合金的相變溫度。對(duì)原始態(tài)TiNiCu合金進(jìn)行退火和時(shí)效處理后,合金室溫下的組織主要由奧氏體和Ti_2(NiCu)組成。退火態(tài)和時(shí)效態(tài)合金在37℃下均表現(xiàn)出不完全的超彈性,且隨著Cu含量的升高,合金的殘余應(yīng)變減小,超彈性提高。TiNiCu合金的超彈性隨退火時(shí)間的延長(zhǎng)而下降,隨時(shí)效時(shí)間的延長(zhǎng)而略有提高。經(jīng)優(yōu)化,TiNi7Cu合金經(jīng)30%冷軋后再分別進(jìn)行450℃退火30min和400℃時(shí)效60min的熱機(jī)械處理,由于母相的強(qiáng)化,可以在37℃下表現(xiàn)出良好的超彈性,殘余應(yīng)變約為0.2-0.4%。另外,TiNiCuNb合金室溫下由奧氏體、馬氏體、Ti_2(NiCu)和β-Nb相共同組成,其A_f溫度為35.7℃,在37℃下表現(xiàn)出優(yōu)異的超彈性,殘余應(yīng)變?yōu)?.4%。與TiNi合金相比,退火態(tài)TiNi7Cu合金的顯微硬度較高,時(shí)效態(tài)TiNi7Cu合金和TiNiCuNb合金的顯微硬度略低。在干磨擦磨損條件下,退火態(tài)TiNi7Cu合金耐磨性最好;在模擬唾液潤(rùn)滑條件下,時(shí)效態(tài)TiNi7Cu合金耐磨性最好。銅元素的添加提高了鎳鈦合金在中性、堿性以及過(guò)氧化氫和氟離子含量較高的模擬唾液環(huán)境下的耐腐蝕性。在模擬唾液中浸泡不同時(shí)間后,TiNiCu和TiNiCuNb合金中的Ni離子析出量明顯低于TiNi合金中的鎳離子析出量,表明Cu元素的添加對(duì)合金中鎳離子析出有一定的抑制作用;三種合金中銅離子析出量大小順序?yàn)門(mén)iNiCuNb時(shí)效態(tài)TiNiCu退火態(tài)TiNiCu。三種含銅合金對(duì)大腸埃希桿菌和金黃色葡萄球菌均表現(xiàn)出一定的抑菌性,且抑菌性的大小與銅離子的析出量有關(guān)。
【圖文】：

性能也非常不錯(cuò)。合金從 1977 年開(kāi)始出現(xiàn)相關(guān)研究，在 2005 年達(dá)到研究最熱階員仍在不遺余力的對(duì) TiNiCu 合金待發(fā)掘的性能和應(yīng)用進(jìn)行著u 形狀記憶合金的顯微組織與相變行為合金相的組成一般與 Cu 元素的含量有關(guān)，但合金的 B2 母相發(fā)生改變，早在 1978 年就有人研究了 TiNiCu 合金中相組成到 30at.%時(shí)，母相仍為 B2 結(jié)構(gòu)的結(jié)論[53]。NiCu 薄帶合金的 Akira 等人[54]對(duì) Ti55.5Ni44.5-xCux(x=11.8~23.5，并且經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)分析給出了部分 TiNiCu 合金的平衡相 973 K 溫度下的平衡情況，據(jù)作者描述圖中箭頭所示，Ti2C度的降低而變化到較低的銅含量。因此，從相穩(wěn)定性的角23.5合金在 873K 和 773K 溫度下退火出現(xiàn)了 TiCu 相，而 Ti55.4度下退火時(shí) Ti2Ni 相反而消失均屬正�，F(xiàn)象。

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文相組成，經(jīng)過(guò)熱處理后熱處理后，合金材料主要由 Ti(NiCu) BTi2Ni 相以及 Ti2(NiCu)，同時(shí)隨著銅含量的增加合金的晶格參 年，研究學(xué)者 Nam 等人[56]研究了銅含量對(duì)于 TiNiCu 合金的0Ni50-xCux的合金體系通過(guò)在 343K 到 83K 的溫度區(qū)間里采用 -相變溫度-相組成之間的關(guān)系，如圖 1.2 所示為相變溫度隨線，，由圖可知，當(dāng)銅元素的含量為 7.5at.%時(shí)，成為了該合金嶺，當(dāng)含量低于它時(shí)，合金發(fā)生 B2 母相到單斜馬氏體 B19'時(shí)，合金發(fā)生 B2→B19→B19'兩步相變；直到銅含量超過(guò) 15一步相變溫度過(guò)低而無(wú)法檢測(cè)，故只能觀察到 B2→B19 一步圖看出隨著 Cu 含量的升高，從奧氏體母相結(jié)構(gòu)到正交結(jié)構(gòu)持不變，而進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)閱涡苯Y(jié)構(gòu)的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度逐漸降
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG139.6

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 劉洪波;生物醫(yī)用TiNiCu合金的表面改性及其性能研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2675791