【摘要】：鈦及鈦合金是繼不銹鋼、鉆基合金、貴金屬等材料之后的新一代生物醫(yī)用金屬材料。鈦及鈦合金具有高強(qiáng)度、高韌性、低彈性模量、耐腐蝕、耐磨損性能和優(yōu)越的生物相容性,成為醫(yī)用內(nèi)植入體產(chǎn)品的首選材料。本文借助于團(tuán)簇模型理論,即以CN14配位多面體作為基礎(chǔ)團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)模型,并對團(tuán)簇適當(dāng)?shù)暮辖鸹８鶕?jù)合金元素Nb、Sn、Zr與Ti之間的混合焓大小,可建立以Sn為中心原子,Ti為殼層的SnTii4團(tuán)簇,Nb作為連接原子取3,得到基礎(chǔ)團(tuán)簇加連接原子模型[SnTi14]Nb3,所設(shè)計(jì)鈦合金電子濃度(e/a)為4.167,鉬當(dāng)量(Mo)為7.9。由于Ti和Zr具有相似的化學(xué)特征,利用Zr原子部分取代團(tuán)簇殼層上的Ti原子后,Zr與連接原子Nb的混合焓為更正,就意味著Zr合金化可以弱化連接原子Nb與團(tuán)簇殼層原子(Ti、Zr)的結(jié)合力,亦即降低了團(tuán)簇之間的連接強(qiáng)度,因而有望降低材料整體彈性模量。同時(shí),Zr與團(tuán)簇中心原子Sn的混合焓更負(fù)(AHsn-zr=-43kJ/mol),可使團(tuán)簇結(jié)合力更強(qiáng),結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,以利于獲得穩(wěn)定β相結(jié)構(gòu)。本次實(shí)驗(yàn)用真空電弧熔煉爐熔煉四個(gè)成分Ti-26Nb-11Sn、Ti-25.6Nb-10.8Sn-4.2Zr、 Ti-25.1Nb-10.7Sn-8.2Zr、Ti-24.6Nb-10.4Sn-12Zr合金鑄錠,分別對鑄態(tài)及均勻化處理后合金進(jìn)行XRD相分析及金相顯微組織分析,結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的合金在鑄態(tài)及均勻化處理態(tài)下均為單一β相,滿足設(shè)計(jì)理論要求。對均勻化處理合金進(jìn)行硬度測試,結(jié)果表明隨著Zr含量的增加,固溶強(qiáng)化效應(yīng)越顯著,合金硬度值越高,最高硬度值達(dá)到302.8HV0.2。對均勻化處理合金進(jìn)行壓縮變形力學(xué)性能測試,發(fā)現(xiàn)四個(gè)合金均具有超好塑性,且彈性模量值隨著Zr含量的增加而降低。這是因?yàn)閆r含量越多,團(tuán)簇之間的連接強(qiáng)度越弱,彈性模量越低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：最低壓縮彈性模量值達(dá)到9.08GPa。對均勻化處理合金進(jìn)行電極極化曲線測定,成分為Ti-25.1Nb-10.7Sn-8.2Zr的鈦合金具有最佳耐腐蝕性能。綜合本文所設(shè)計(jì)的四種成分鈦合金的綜合力學(xué)性能和耐腐蝕性能分析可以總結(jié)出：Ti-25.1Nb-10.7Sn-8.2Zr較其他三種成分更符合生物醫(yī)用低彈性β鈦合金的設(shè)計(jì)要求。
【圖文】：

哪？邋＿樣品４逡逑圖３．１館前合金配料邐圖３．邋２溶后合金鑄淀逡逑Ｆｉｇ．邋３．１邋Ａｌｌｏｙ邋ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ邋ｂｅｆｏｒｅ邋ｍｅｌｔｉｎｇ邐Ｆｉｇ．邋３．２邋Ａｌｌｏｙ邋ｉｎｇｏｔｓ邋ａｆｔｅｒ邋ｍｅｌｔｉｎｇ逡逑３．２．２成分分析逡逑本實(shí)驗(yàn)使用ＸＲＦ－１８００型熒光光譜儀對所溶煉的合金進(jìn)行成分檢測。Ｘ射線焚光逡逑（ＸＲＦ）能用于測定周期表中６Ｃ￣９２Ｕ多達(dá)８７個(gè)元素所組成的各種形式和性質(zhì)e蟮繼邋義匣蚍塹繼騫燙宀牧希�，其中典型惦y酚脅Ａ�、塑料、靳橍、矿石等。凡是能与樹线发辶x希玻插澹義

本文編號：2622723