合金化元素對Ti-Nb基合金的顯微組織和相關(guān)性能的影響.pdf

1、Ti-Nb合金具有低彈性模量、超彈性和形狀記憶性能等優(yōu)點,作為生物移植材料具有極大的應(yīng)用潛力。已有的研究結(jié)果表明,Ti-Nb合金的顯微組織和力學(xué)性能主要取決于合金的成分,通過適當(dāng)?shù)暮辖鸹娠@著改善合金的性能。本文系統(tǒng)研究了Zr、Mo和Si合金化元素對Ti-22Nb合金的顯微組織、力學(xué)性能和耐腐蝕性能的影響規(guī)律,并分析討論了其影響機理,為通過合金化獲得具有優(yōu)良綜合性能的Ti-Nb合金提供理論和實驗依據(jù),其主要研究結(jié)果如下:
　　(1

2、)固溶態(tài)下Ti-22Nb合金主要由針狀馬氏體α"和β兩相組成,Ti-Nb-Zr合金和Ti-Nb-Mo合金由單一的β相組成,Zr和Mo元素的添加有效地抑制α"相的形成。少量Si元素也能夠穩(wěn)定β相,當(dāng)Si含量為(2-4)at.％時,固溶態(tài)Ti-Nb-Si合金為單相β相, Si含量增加到6%時出現(xiàn)Si的析出相為金屬間化合物;
　　(2)室溫拉伸實驗結(jié)果表明,在800℃固溶處理后,Zr元素的添加可以提高Ti-22Nb合金的力學(xué)性能。隨著Z

3、r元素的添加,Ti-Nb-Zr合金的強度和延伸率都有所增加,Ti-22Nb-6Zr合金具有最大的抗拉強度700MPa和最大的延伸率46.5%。在固溶態(tài)Ti-Nb-Mo合金中,Ti-22Nb-2Mo合金具有最大的抗拉強度和延伸率,分別為648MPa和33%,具有最好的強韌性組合。而Ti-22Nb-4Mo和Ti-22Nb-6Mo合金在拉伸過程中沒有出現(xiàn)加工硬化現(xiàn)象,表現(xiàn)出“橡膠金屬”的特征。固溶態(tài)Ti-22Nb-2Si具有穩(wěn)定的室溫超彈性,

4、當(dāng)預(yù)變形量為3%時,該合金具有最大的回復(fù)應(yīng)變率;
　　(3)在濃度為0.9%的NaCl溶液中,進行電化學(xué)性能測試,結(jié)果表明Zr、Mo和Si元素的添加能提高Ti-22Nb合金的抗腐蝕性能。在動電位極化曲線測試中,隨著三種元素的添加,Ti-Nb-Zr、Ti-Nb-Mo和Ti-Nb-Si合金的腐蝕電流密度逐漸降低,合金的抗腐蝕性能增強。電化學(xué)阻抗譜的測試結(jié)果表明,合金表面膜表現(xiàn)為單層膜,隨著合金化元素的添加,三種合金的電阻值也有所增加,