發(fā)布時間：2020-05-22 09:32

【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含量和熱機械處理工藝對TiNiCu合金組織與性能的影響,優(yōu)化了合金成分和熱機械處理工藝。同時,為了進一步提高合金的抗菌性能,本文在提高合金中Cu元素含量的同時添加了Nb元素來改善加工性能,系統(tǒng)研究了熱機械處理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驗參考。顯微組織、相組成、相變行為和拉伸力學性能測試結(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。對原始態(tài)TiNiCu合金進行退火和時效處理后,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,合金的殘余應變減小,超彈性提高。TiNiCu合金的超彈性隨退火時間的延長而下降,隨時效時間的延長而略有提高。經(jīng)優(yōu)化,TiNi7Cu合金經(jīng)30%冷軋后再分別進行450℃退火30min和400℃時效60min的熱機械處理,由于母相的強化,可以在37℃下表現(xiàn)出良好的超彈性,殘余應變約為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,殘余應變?yōu)?.4%。與TiNi合金相比,退火態(tài)TiNi7Cu合金的顯微硬度較高,時效態(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;在模擬唾液潤滑條件下,時效態(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為TiNiCuNb時效態(tài)TiNiCu退火態(tài)TiNiCu。三種含銅合金對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。合金從 1977 年開始出現(xiàn)相關(guān)研究，在 2005 年達到研究最熱階員仍在不遺余力的對 TiNiCu 合金待發(fā)掘的性能和應用進行著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，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 Ti55.5Ni44.5-xCux(x=11.8~23.5，并且經(jīng)過實驗總結(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 Ti2Ni 相反而消失均屬正�，F(xiàn)象。

哈爾濱工程大學碩士學位論文相組成，經(jīng)過熱處理后熱處理后，合金材料主要由 Ti(NiCu) BTi2Ni 相以及 Ti2(NiCu)，同時隨著銅含量的增加合金的晶格參 年，研究學者 Nam 等人[56]研究了銅含量對于 TiNiCu 合金的0Ni50-xCux的合金體系通過在 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，當銅元素的含量為 7.5at.%時，成為了該合金嶺，當含量低于它時，合金發(fā)生 B2 母相到單斜馬氏體 B19'時，合金發(fā)生 B2→B19→B19'兩步相變；直到銅含量超過 15一步相變溫度過低而無法檢測，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
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG139.6

【引證文獻】

相關(guān)碩士學位論文 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;2018年

本文編號：2675791