ECAP工藝對新型生物醫(yī)用β鈦合金組織與性能的影響.pdf

1、本文采用真空自耗電弧爐熔煉Ti-35Nb-3Zr-2Ta(wt％)β醫(yī)用鈦合金鑄錠,反復重熔三次確保成分均一。利用等徑彎角擠壓工藝(ECAP)在500℃、600℃和700℃下按照 Bc方式依次擠壓固溶處理后的合金一、二、四道次。研究了擠壓溫度和累積塑性變形量對β鈦合金微觀組織和力學性能的影響。研究結果表明:固溶處理后Ti-35Nb-3Zr-2Ta合金的β等軸晶粒大小約為80~120μm。合金在500℃和600℃下擠壓四道次后,分別得到~

2、300nm和600nm的等軸晶粒。合金在500℃下擠壓觀察到的剪切帶剪切帶不斷細化并互相交錯,最終形成網狀結構的演化,有利于釋放塑性應變。剪切帶網狀結構是由初生剪切帶增長緩慢和次生剪切帶迅速擴張決定的。在試樣600℃4th道次中觀察到孿晶型馬氏體的“人字形”結構,這種特殊結構的形成取決于馬氏體的自協(xié)作效應和能量最低原理。
　　擠壓后β鈦合金的顯微硬度高于固溶處理β鈦合金的顯微硬度,擠壓四道次后,β鈦合金橫截面和縱截面的顯微硬度值差

3、別不大,這是因為形成均勻的微觀組織和等軸的納米晶粒。擠壓二道次和四道次后,幾乎所有試樣(500℃2nd道次除外)的應力-應變曲線出現“雙屈服”現象,這是由應力誘發(fā)β母相轉變成α〞馬氏體相決定的。
　　研究了擠壓溫度和累積塑性變形量對Ti-35Nb-3Zr-2Ta合金超彈性性能的影響。相同溫度下擠壓時,擠壓道次對超彈性應變εse的變化趨勢影響不同。試樣在500℃下擠壓時,超彈性應變εse出現逐漸增加的現象,而在600℃下擠壓εse卻

4、呈現依次降低的趨勢。但在700℃下擠壓時εse卻先增大而后減小。擠壓溫度也超彈性應變εse產生很大影響。擠壓四道次后,隨擠壓溫度的升高,合金的超彈性應變εse顯著下降。這主要與剪切帶的均勻網狀結構(500℃下擠壓)以及微觀組織的再結晶(700℃下擠壓)有關。
　　試樣500℃4th道次的抗拉強度達到765MPa,延伸率約為16.5%,彈性模量僅為59GPa,超彈性應變和可回復應變最大(εsmeax和εrmax)可達1.4%和2.7