微納米多孔β相鈦鉬合金的制備及其性能研究.pdf

1、β相鈦鉬(β-TiMo)合金具有密度低、強度高、抗沖擊性強，膨脹系數(shù)小，耐熱性強、耐腐蝕、生物相容性好等優(yōu)異性能。多孔鈦合金的研究一直是國際上的研究熱點，然而微納米多孔鈦合金的制備工藝與性能的研究報道很少。本論文研究了微納米多孔β-Ti15Mo合金，其中包括致密β-Ti15Mo合金，微納米多孔β-Ti15Mo合金，以及具有微/納米分級多孔結(jié)構(gòu)的β-Ti15Mo合金的制備工藝，組織結(jié)構(gòu)與性能。
　　采用機械合金化(MA)與放電等離子

2、燒結(jié)(SPS)工藝制備了致密化Ti15Mo合金。研究結(jié)果表明:Ti與Mo粉在MA時間為40h時，可以得到顆粒度在25μm的TiMo合金粉末，XRD結(jié)果里沒有純Ti與Mo的峰，Mo固溶到了Ti的晶格中。SPS燒結(jié)溫度在800℃及以上，成型壓力在50MPa時，合金的物相為致密的β相Ti15Mo合金，致密度均達到99.05％以上。最佳SPS燒結(jié)溫度為850℃，所制備的Ti15Mo合金的硬度為5.15GPa，彈性模量為116.11GPa。

3、>　　采用MA與SPS工藝制備了致密均勻的(TiMo)1-xCux母合金體系，研究了Mg粉包覆無壓SPS固態(tài)脫合金法制備微納米多孔鈦鉬合金的工藝與機制。研究結(jié)果表明:(TiMo)1-xCux母合金的最佳的SPS燒結(jié)溫度為830℃壓力50MPa保溫時間為10min。采用Mg粉包覆SPS無壓燒結(jié)在600℃下保溫30min可以將母合金中的Cu脫出到Mg粉中去，在稀硝酸中短時腐蝕后即可得到微納米多孔的β-TiMo合金。固相脫合金過程是以元素擴散

4、為主導(dǎo)的機制:過量鎂粉包覆狀態(tài)下在厚度方向上Cu原子逐漸向Mg粉中擴散并形成MgCu相，同時少量Mg原子也會反擴散入母合金內(nèi)部Cu留下的空位中，經(jīng)過原子級別的結(jié)構(gòu)重構(gòu)形成了TiMoMg致密體，經(jīng)酸腐蝕掉Mg后，形成穩(wěn)定的TiMo三維多孔結(jié)構(gòu)。N2吸附實驗表明，其比表面積為28.96m2.g-1，納米孔徑范圍為3.42-50nm，也有微米孔的存在平均孔徑為1109nm。通過控制母合金中Cu的含量30-50at％，可以得到孔隙率為34.47

5、-55.12％的微納米多孔合金，納米壓痕測試表明其彈性模量呈線性降低趨勢在10-30GPa之間。
　　此外，結(jié)合造孔劑的使用，制備了微/納米分級多孔結(jié)構(gòu)的鈦鉬合金。研究結(jié)果表明:在SPS燒結(jié)溫度700℃，50MPa，保溫10min的條件下利用NaCl(40-60vol％NaCl)作為造孔劑制備了鈦鉬銅多孔母合金;然后在850℃保溫20min進行熱處理獲得完全的β相組織;最后用Mg粉包覆進行脫合金處理。SEM結(jié)果表明在200μm的大