隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們對生活質(zhì)量要求的提高,越來越多的人對肢體矯正和器官替換有需求,生物醫(yī)用金屬材料最適合用來替代損壞的硬組織,主要的金屬生物材料是醫(yī)用不銹鋼,鈷基合金,鈦及其合金。醫(yī)用不銹鋼、鈷基合金和傳統(tǒng)鈦合金存在細胞毒副作用和嚴重的致敏性等生物學問題,而且其較高的彈性模量會帶來“應(yīng)力屏蔽”效應(yīng),而β鈦合金彈性模量低,具有良好的生物相容性,成為目前生物醫(yī)用鈦合金研究的熱點。因此,本課題選擇β型Ti-12Mo-3Nb合金為研究對象,研究Ti-12Mo-3Nb合金的高溫變形行為和板材的組織性能及其變形行為。高溫熱壓縮實驗結(jié)果表明,流變應(yīng)力在熱變形過程中受變形參數(shù)影響較大,隨著變形溫度升高和應(yīng)變速率的降低而降低。熱加工圖的分析結(jié)果表明:功率耗散效率隨著變形溫度的上升、應(yīng)變速率的降低和應(yīng)變的增加,呈升高趨勢,最佳熱加工條件為900°C和0.01s-1。動態(tài)再結(jié)晶的組織演變過程可以用修正的Avrami公式模型來進行分析,動態(tài)再結(jié)晶動力學曲線的分析表明:在應(yīng)變達到臨界應(yīng)變εc之前,動態(tài)再結(jié)晶不發(fā)生,動態(tài)再結(jié)晶啟動后,動態(tài)再結(jié)晶晶粒的體積分數(shù)隨著應(yīng)變的增加而增加。在特定的應(yīng)變下,動態(tài)再結(jié)晶晶粒的體... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

XRD衍射圖[11]

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-5-圖1-2光學顯微組織圖(a)Ti-12Mo-5Ta；(b)Ti-6Al-4V[11]S.B.Gabriel等人[13]對Ti-12Mo-3Nb合金在950℃熱處理1小時并淬火后的組織和性能進行了研究，圖1-3是Ti-12Mo-3Nb合金組織和拉伸曲線圖，實驗結(jié)果表明：1)從圖1-3(a)XRD衍射圖中可以看到Ti-12Mo-3Nb合金只含有單一的β相，而且可以在圖1-3(b)顯微組織圖中可以看到單一的β相，晶粒都是等大的等軸晶；2)Ti-12Mo-3Nb的彈性模量為105GPa，而Ti-6Al-4V的彈性模量為140GPa，相比之下降低了大約25%；3)在圖1-3(c)室溫拉伸曲線中，Ti-12Mo-3Nb合金的抗拉強度為747MPa，屈服強度為449MPa，延伸率為42%。Mo元素作為鈦合金中一種重要的β穩(wěn)定元素，添加一定量后可以使鈦合金退火后形成穩(wěn)定的β合金組織，不同Mo添加量會對鑄造Ti-Mo二元合金產(chǎn)生較大影響。Oliveira等人[28]將4-20Mo(wt)％的Ti-Mo合金進行電弧熔煉，通過EDX，XRF和SEM來分析合金的組分和表面，XRD的分析結(jié)果顯示Mo濃度對合金的晶體結(jié)構(gòu)有較大影響，Ti-4Mo合金中觀察到六方晶格α"與正交晶格的α""的混合相，當添加到Ti中的Mo的濃度達到6％時，幾乎只觀察到α""相。含有10％Mo的合金中保留明顯的β相，而在更高的Mo含量(15wt％和20wt％)時，只存在β相。因此，Mo作為鈦合金的β穩(wěn)定元素，可以有效改變合金的相組成，隨Mo含量的增加使其從α"相與α""相向β相轉(zhuǎn)變，且初步的電化學研究表明所有合金在充氣Ringer溶液中具有閥金屬行為和良好的耐腐蝕性。相比于美日等發(fā)達國家，我國在Ti-Mo基合金的研發(fā)上起步較晚，我國西北有色金屬研究院在2000年自主開發(fā)了Ti-2Mo-2Zr-3Al，這種合金有較高的強度、韌性和耐磨性，而且彈性模量比Ti-6Al-4V低，雖然含有有毒元素Al，但是實驗結(jié)果表明該合金不引起

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-6-一種很有前景的生物醫(yī)用材料[30]。陳玉勇等人[31]研究了一系列鉬含量為5%~20%(質(zhì)量分數(shù))的二元Ti-Mo合金的顯微組織和性能，實驗結(jié)果表明：1)鑄造合金的晶體結(jié)構(gòu)和形貌對鉬含量敏感，當鉬含量為5%時，可以觀察到α等軸晶，當鉬含量為10%時，可以觀察到α等軸晶和細的針狀β相，當鉬含量為10%和15%時，只觀察到β等軸晶；2)當鉬含量為10%時，Ti-Mo合金的綜合性能最佳，硬度為451HV，抗壓強度為1636MPa，壓縮率為22.5%，彈性模量為29.8GPa，鉬含量的增加有利于Ti-Mo合金的晶粒細化和塑性提高；3)綜合考慮各種性能，含Mo10%的Ti-Mo合金可以作為假牙材料。圖1-3Ti-12Mo-3Nb組織和拉伸性能表征[13](a)XRD；(b)顯微組織；(c)拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線趙常立等人[18]研究了Ti-12Mo-5Zr的力學性能和電化學性能，采用非自耗式電弧熔化爐熔化純金屬來制備材料，然后在不同溫度下進行均勻化退火和固溶處理，實驗結(jié)果表明：1)在光學顯微組織觀察，XRD衍射實驗和拉伸實驗中，分別在1053K和1133K固溶處理后，材料的顯微組織分別由針狀的馬氏體α″+β相和β相組成；1133K固溶處理后，材料的彈性模量約為64GPa，比純鈦和Ti-6Al-4V合金的彈性模量都低，且相比于Ti-6Al-4V合金，它具有合適的強度和更高的顯微硬度，這些實驗結(jié)果都表明Ti-12Mo-5Zr合金具有更好的生物相容(a)(b)(c)

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]原位自生鈦基復合材料的熱氫處理研究[D]. 盧俊強.上海交通大學 2010

碩士論文
[1]Beta鈦合金中{332}<113>孿生行為及孿晶在熱處理時的演化[D]. 屈磊.西安建筑科技大學 2013
[2]生物醫(yī)用亞穩(wěn)定β型鈦合金織構(gòu)的形成及對楊氏模量的影響[D]. 馬艷.東北大學 2010
[3]新型生物醫(yī)用近β型鈦合金的組織及力學性能[D]. 陶姍.昆明理工大學 2005



本文編號：3328123