【摘要】：生物鈦合金材料的研究是隨著人們對健康的需求以及生活質(zhì)量的提高而發(fā)展起來的。它經(jīng)歷了純鈦、傳統(tǒng)TC4(Ti6Al4V)合金、無鋁鈦合金、無釩無鋁鈦合金,低彈性模量鈦合金等幾個階段。本論文以研究低彈性模量鈦合金材料為目的,分別對鈦鈮合金,鈦鈮鉭鋯合金進行了研究。首先探索了鈮含量對鈦鈮二元合金彈性模量的影響,然后運用正交法及d-電子理論對鈦鈮鉭鋯合金的成分進行了設計。利用光學顯微鏡,掃描電鏡(SEM),X射線衍射(XRD)研究了材料在不同熱處理狀態(tài)下的組織結構,并進行了力學性能及彈性模量測試,并對性能較好的Ti20Nb13Ta13Zr合金作了膨脹性能測定和差熱分析。在X衍射的基礎上,對合金中存在的組織作了晶格常數(shù)分析。最后與中國醫(yī)科大學合作,研究了材料的生物腐蝕性能。 鈦鈮系列二元合金在固溶狀態(tài)下均具有較低的彈性模量,是TC4合金(約110GPa)的50%～70%;Ti-20Nb合金最低,約58GPa。拉伸強度較低,Rm為635±30MPa,R_(p0.2)為330～370MPa。伸長率及斷面收縮率都較高,分別為19%～32%和31%～69%,塑性優(yōu)異。 Ti20Nb13Ta13Zr合金是在鈦鈮二元合金基礎上發(fā)展起來的綜合力學性能較好的合金。它在固溶狀態(tài)下彈性模量可達62GPa,抗拉強度可達650MPa,屈服強度達480MPa。在時效狀態(tài)下,可達68GPa,力學性能Rm≥720MPa,R_(p0.2)≥620,A≥10%,Z≥20%,均達到指標要求。 鈦鈮及鈦鈮鉭鋯合金在固溶狀態(tài)下淬火時,發(fā)生馬氏體轉變,顯微組織主要是針狀馬氏體α+β_(亞穩(wěn))相,部分合金中存在針狀α相。時效狀態(tài)下的合金,當時效溫度在300～400℃左右時,合金組織為α+β+ω相,由于硬脆相ω的析出,合金的彈性模量、拉伸強度均較高,但塑性較差;當時效溫度在500℃左右時,合金組織為α+β相,在β原始晶界及晶內(nèi),α+β呈彌散析出,具有較好的綜合力學性能。時效狀態(tài)下合金彈性模量相對固溶態(tài)有所升高。 Ti20Nb13Ta13Zr在模擬人體體液(SBF)中浸泡90天,用掃描電鏡觀察,未發(fā)現(xiàn)明顯的腐蝕痕跡,說明該合金具有良好的生物耐蝕性。
【學位授予單位】：機械科學研究院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：R318.08
【圖文】：

錠及取樣位置見圖2.2。在環(huán)型鑄錠上用線切割切取中并取樣加工中3mnlx40皿試樣進行對所取得試棒進行X射線探傷并加工成中6mnl的標準試樣(尺寸見用設備為電子萬能試驗機CSS一1120金相試樣取自力學性能試.樣夾則對試樣表面進行磨制處理，HNo3溶液+8sml水)進行腐蝕，進行顯微組織觀察，用D/mxa再用采用250P0

真空熱處理爐鑄態(tài)的欽合金由于存在如顯微偏析，鑄造應力等諸多缺陷，不宜

(e)圖2.7Ti一Nb系列合金的顯微組織(a)15%Nb(b)20%Nb(e)25%Nb(d)30%Nb(e)35%Nb400X通過觀察合金組織、X射線衍射分析可知，Ti一Nb系列合金的顯微組織主要是刀相十a(chǎn)’相組織，其中圖中黑色針狀組織為析出相a“’，白色組織為基體相刀。隨著合金中協(xié)含量的不同，析出相-a的形狀和數(shù)量也有所不同。圖2.8、2、9為Ti一ZONb、Ti一巧Nb合金的衍射分析結果。Ti25Nb、Ti3oNb合金除有刀相.、a’相外，還存在a’相和。相。研究表明a’相的硬度比澎相高但較a相低，所以a’相組織具有較高的彈性模量，a“相具有較低的彈性模量[44一#5]，但都較a相低。此外，刀相也具有較低的硬度和彈性模量。刀相和a一相共同造成較低的彈性模量，合理

【引證文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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本文編號：2826070