冷形变对生物医用Ti-35Nb-2Zr-0.3O合金显微组织和性能的影响（英文）

采用高真空非自耗电弧熔炼炉对在高纯氩气气氛中Ti-35Nb-2Zr-0.3O(质量分数,%)合金进行熔炼。运用金相显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜、维氏硬度计和万能试验机对冷形变前后的合金材料进行显微组织分析和力学性能测试,探讨冷形变对合金组织与性能的影响。结果表明:Ti-35Nb-2Zr-0.3O合金具有多种塑性变形机制,主要包括应力诱发α"马氏体相变、位错滑移和形变孪晶。随着冷形变率的增加,合金的晶粒细化且位错密度增加,导致合金的抗拉强度和硬度增加。形变过程中α″马氏体的增多使合金的弹性模量略有增加。90%冷变形后的Ti-35Nb-2Zr-0.3O合金具有较低的弹性模量(56.2 GPa),较高的抗拉强度(1260 MPa)和强度模量比(22.4×10~(-3))等优异性能,比Ti-6Al-4V合金更适合作为生物医用材料。     

新型无镍β型钛合金超弹性的研究

采用钛合金d电子理论设计超弹性钛合金。采用水冷铜坩埚电弧熔炼的方法制备铸锭,经均匀化、冷轧和退火处理后,使用XRD和TEM分析退火后合金相组成,使用U型法测试超弹性。结果表明,Ti-24Nb-4Zr合金经800℃退火后具有优良的超弹性,U型法测试加载3.76%应变在卸载后可以完全回复。Sn具有强烈降低Ms点的作用,使得Ti-24Nb-2Zr-2Sn合金获得稳定的室温β相。300℃退火生成的ω相能够避免塑性变形过早发生,提高Ti-24Nb-2Zr合金的超弹性。但其同样阻碍β相的应力诱发马氏体转变,使得Ti-24Nb-4Zr合金经300℃退火获得的超弹性低于800℃退火获得的结果。     

TiAl基合金热轧板材的各向异性

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和拉伸力学试验等方法对铸锭冶金Ti-45Al-7Nb-0.3W合金热轧板材力学性能的各向异性进行研究。结果表明:Ti-45Al-7Nb-0.3W合金热轧板材具有明显的力学性能各向异性,在室温条件下,沿轧制方向的屈服强度σ_(RD)为445 MPa,高于沿横向的屈服强度σ_(TD);在800℃条件下,σ_(RD)为522 MPa,低于σ_(TD)。织构和显微组织表明:经热轧变形后,板材中存在明显{100}010立方织构,即面心四方γ晶胞的c轴平行于横向;在轧制纵截面上,板材显微组织表现为拉长的γ晶粒和α_2/γ层片晶团;在横截面上,板材显微组织表现为等轴的γ晶粒和α_2/γ层片晶团。Ti-45Al-7Nb-0.3W合金热轧板材力学性能的各向异性是由织构和显微组织的差异所致。     

Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金疲劳缺口敏感性

研究不同缺口半径和应力比对Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金室温高周疲劳性能的影响.结果表明:缺口的存在明显降低合金的疲劳强度,缺口半径和应力比的变化对合金的组织及缺口敏感性影响不大,仅疲劳强度稍有变化.与其他类型常用钛合金相比较,Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金具有低的室温疲劳缺口敏感性,这主要归因于其良好的室温塑性以及超弹性变形特点.     

热处理对Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金组织和性能的影响

研究了热处理对铸造Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金的片层晶团尺寸的细化作用的影响.结果表明:铸造Ti-44Al-4Nb-4Zr-1B合金的700℃高温强度比室温提高了130～200 MPa.室温及高温断裂伸长率都比较小,但高温的断裂伸长率相对于室温有很大的提高.在α+γ两相区长时间保温后慢冷和循环热处理的细化作用明显.片层晶团尺寸细化后,室温、高温强度以及高温持久性能都提升不大.     

退火温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织及力学性能的影响

研究了退火温度对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金组织和力学性能的影响。结果表明:随着退火温度升高,初生α相含量降低,2°～15°小角度晶界逐渐减少;退火温度较高时,退火过程中发生了α相→β相→α相的相变,<0001>//横向织构消失。随着退火温度升高,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo合金屈服强度逐渐降低,抗拉强度、延伸率先升高后降低。退火温度升高后,片层组织比例升高,裂纹扩展功占冲击吸收功的比例增大,材料韧性提升。     

Ta含量对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-xTa合金力学性能和腐蚀性能的影响

系统研究了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta(x=0,0.2,0.5,1.0,3.0,5.0)合金的微观组织、拉伸性能、夏比冲击韧性和耐海水腐蚀性。结果表明,经α+β两相区锻造后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-5Ta合金获得片层组织,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta(x=0,0.2,0.5,1.0,3.0)均获得双态组织。XRD、TEM和选区电子衍射表明,在添加Ta元素后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金没有新相产生。对于双态组织Ti-6Al-3Nb-Zr-1M0-x Ta合金,随着Ta含量的增加,其Mo当量逐渐增加,导致其屈服强度、抗拉强度和显微硬度均有所提高。而Ta含量对冲击吸收功的影响规律与屈服强度和抗拉强度的影响规律相反,其大小与冲击断口剪切唇区面积一致。当Ta含量超过1.0%(质量分数)时,由于α和β相之间的标准平衡电位差逐渐增大,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金的耐海水腐蚀逐渐降低。综合考虑强度、冲击韧性和耐海水腐蚀性能,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-1Ta合金综合匹配性最好,具有良好的海洋工程应用潜力。     

低弹性模量Ti-33Nb-4Sn,Ti-31Nb-3Zr-4Sn钛合金在模拟人工体液中的腐蚀行为研究

采用纳米压痕仪研究了Ti-33Nb-4Sn和Ti-31Nb-3Zr-4Sn合金的力学性能。采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱研究了新型医用钛合金Ti-33Nb-4Sn、Ti-31Nb-3Zr-4Sn和对比合金Ti-6Al-4V在模拟人体体液中电化学腐蚀行为,并根据扫描电镜和X射线衍射仪对极化测试后的试样表面形貌和相结构进行观察。结果表明,Ti-33Nb-4Sn和Ti-31Nb-3Zr-4Sn合金具有较低的弹性模量;3种合金的腐蚀电流密度按Ti-6Al-4V、Ti-31Nb-3Zr-4Sn和Ti-33Nb-4Sn的顺序递增。     

Nb-Ti-Al高温Nb合金氧化行为的研究

 用真空电弧熔炼制备了β(Nb-35Ti-6A1)和β+δ(Nb-30Ti-15A1、Nb-15Ti-11Al)Nb台金,研究了3种Nb合金1000℃静止空气中的连续氧化行为,采用金相显微镜、XRD和SEM分析了氧化膜的结构和组成.研究表明,由Nb2O5,金红石TiO2和-A12O3组成的混合氧化膜具有一定的保护作用,3种Nb-Ti-Al合金氧化动力学曲线均遵循抛物线规律;Nb-35Ti-6Al中的富Ti偏析区发生内氧化,而Nb-30Ti-15Al和Nb-15Ti-11Al中δ相的存在有利于降低氧在基体中的溶解和扩散,使β+δ两相合金的氧化性能优于β单相合金.     

生物医用Ti-Nb-(Ta)-Zr合金的微观结构与性能

采用显微硬度测试、X射线衍射分析和透射电子显微镜观察等方法,研究不同热处理后生物医用Ti-35Nb-5Ta-7Zr合金和Ti-35Nb-7Zr合金的显微硬度变化及微观组织特征,揭示Ta元素的添加对合金微观结构、时效析出序列及性能的影响。结果表明:Ti-35Nb-5Ta-7Zr合金比Ti-35Nb-7Zr合金具有更明显的时效强化效果;固溶处理(ST)后经300和600℃时效处理,Ti-35Nb-5Ta-7Zr合金的时效析出顺序可以描述为β+α″(ST)300℃→β+α600℃→β+α+等温ω,而Ti-35Nb-7Zr合金的时效析出顺序为β+α″+淬火ω(ST)300℃→β+α+等温ω600℃→β+α;Ta元素的添加抑制固溶处理过程中淬火ω相的析出,提高时效过程中等温ω相的析出温度。     

Ti-22Al-20Nb-7Ta合金的显微组织和力学性能研究

研究了Ti-22Al-20Nb-7Ta合金的显微组织和力学性能,为优化合金的塑性(特别是室温塑性)和强度,采用了多种热机械处理(TMP)工艺.结果表明,合金显微组织与热机械处理工艺密切相关.通过热机械处理可有效地控制合金中α2,O和B2相的形貌,分布状况及相对含量进而获得了具有高的室温及高温屈服强度和优良塑性的O相合金.在(α2+B2+O)和(O+B2)相区热变形及在(O+B2)相区的固溶和时效处理获得的三相复合显微组织具有最佳的力学性能.Ti-22Al-20Nb-7Ta合金的室温屈服强度σ0.2达1200 MPa,延伸率达9.8%,650℃下σ0.2亦达970 MPa,延伸率达14%.     

Ti-Nb-Ta-Zr-O合金冷变形及再结晶组织

采用电子背散射衍射(EBSD)对Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-1.20(摩尔分数,%)合金的冷旋锻变形组织和退火组织进行了研究.结果表明:Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-1.2O合金的变形组织中包含高密度的小角晶界,合金具有与棒材轴向平行的强烈<110>丝织构;在退火过程中,合金中的小角晶界密度逐渐降低,大角晶界数量逐渐增多并最终成为主要晶界;在退火过程初期,合金中出现了大量细小晶粒,且随着退火时间的增加,这些晶粒逐渐通过消耗变形组织长大,晶粒取向逐渐分散,表明Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-1.2O合金的再结晶通过传统的形核长大机制进行.     

预形变对Ti-9148合金时效过程中相变的影响

医用Ti-9148合金(Ti-19Nb-1.5Mo-4Zr-8Sn)通过真空自耗式电弧炉制备,并经过X射线衍射以及时效硬化曲线分析,研究了预形变对Ti-9148合金时效过程中相变的影响。研究结果表明:预形变对Ti-9148合金的时效硬度变化敏感。其时效硬度随时效温度升高及冷预形变的减小而减小。Ti-9148合金在873 K的相变过程为:β+α′→α+α″+β→α+β。预形变越大,这个相变过程的速度越快,且在时效30 min时,其相转变趋于完成。     

Mo对Zr-Fe-Cr合金力学性能的影响

采用非自耗真空电弧熔炼方法制备Zr-0.4Fe-1.0Cr-xMo (x=0,0.2,0.4,0.6)合金材料,研究了该锆合金在室温下及350 ℃下的拉伸性能。Zr-0.4Fe-1.0Cr-xMo合金的强度高于Zr-1.0Sn-0.3Nb-0.3Fe-0.1Cr合金。室温下,合金的抗拉伸强度随着Mo含量的增加而降低,而350 ℃下,合金的抗拉伸强度随着Mo含量的增加而升高,Mo 对Zr-0.4Fe-1.0Cr合金有明显的高温强化作用。形变强化指数n值随Mo含量的变化趋势与屈服强度的变化趋势相反。Mo含量对Zr-0.4Fe-1.0Cr-xMo合金拉伸性能的影响与Mo的添加引起第二相粒子特征的变化密切相关     

冷轧变形量及退火温度对Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn合金织构和超弹性的影响

研究冷轧变形量(40%、75%和95%)和退火温度(650、750和850℃)对亚稳β钛合金Ti-7.5Nb-4Mo-2Sn(原子分数,%)的显微组织、织构和超弹性的影响。结果表明:不同冷轧变形量变形后,合金中出现了{111}110,{111}112和{001}110型冷轧织构,随变形量增大,冷轧织构强度有小幅度增加,其中以{111}112、{111}110型织构强度增幅度最大;经过650~850℃退火后,合金发生再结晶,并形成了再结晶织构,其中变形量为95%、650℃退火后,试样的组织由细小的等轴状β相构成,同时形成了较强的{112}110,{111}112再结晶织构,合金试样表现出较好的超弹性,其应变回复率71.5%;细小的等轴晶组织和{111}112再结晶织构,能提高合金的超弹性能。     

钨对Ti-22Al-20Nb-2W合金拉伸性能的影响

通过铌合金化改善Ti3Al合金的室温塑性时，人们发现高铌的加入使α2相转变成一种新有序正交相，该相以Ti2AlNb(O)为基。从此，O相作为有潜力的高温结构材料的相受到广泛关注。研究表明，O相为基的O β(B2)两相合金具有较好的综合性能。高强和室温塑性比α2基合金更有竞争力，高的比强度优于镍基超合金IN718。尽管如此，高于650℃时的拉伸强度显著降低，因而限制了其高温应用。相可溶解大量β稳定元素，因此，可通过合金化来提高(O β)两相合金。日本学者研究了钨合金化的Ti-22Al-20Nb-2W的高温拉伸性能。Ti-22Al-20Nb-2W合金采用非…     

Ti-22Al-24Nb-1Mo O相合金箔材的加工与性能

介绍了一种采用b相区开坯、α2+B2相区热轧、利用四辊可逆冷轧机冷轧Ti-22Al-24Nb-1Mo O相合金0.1 mm厚箔材的工艺过程.研究轧后退火和固溶处理对合金箔材组织和拉伸性能的影响.结果表明:退火后合金组织由等轴O相+B2相组成,其中O相(体积分数)约50%;固溶后合金组织由少量等轴O/α2相+B2相组成;经两种热处理工艺处理后,合金均能获得良好的室温拉伸性能.     

Ta含量对Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-xTa合金力学性能和腐蚀性能的影响（英文）

系统研究了Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta (x=0, 0.2, 0.5, 1.0, 3.0, 5.0)合金的微观组织、拉伸性能、夏比冲击韧性和耐海水腐蚀性。结果表明,经α+β两相区锻造后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-5Ta合金获得片层组织,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta (x=0, 0.2, 0.5, 1.0, 3.0)均获得双态组织。XRD、TEM和选区电子衍射表明,在添加Ta元素后,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金没有新相产生。对于双态组织Ti-6Al-3Nb-Zr-1M0-x Ta合金,随着Ta含量的增加,其Mo当量逐渐增加,导致其屈服强度、抗拉强度和显微硬度均有所提高。而Ta含量对冲击吸收功的影响规律与屈服强度和抗拉强度的影响规律相反,其大小与冲击断口剪切唇区面积一致。当Ta含量超过1.0%(质量分数)时,由于α和β相之间的标准平衡电位差逐渐增大,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-x Ta合金的耐海水腐蚀逐渐降低。综合考虑强度、冲击韧性和耐海水腐蚀性能,Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo-1Ta合金综合匹配性最好,具有良好的海洋工程应用潜力。     

粉末冶金Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金组织演变及其力学行为

采用粉末冶金法对不同球磨时间的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金机械合金化粉末塑变行为,热压烧结材料的微观组织结构和力学行为进行了研究。研究结果表明：塑性良好的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V粉末随着球磨时间增加首先变形为大尺寸的片状、后经持续的加工硬化破碎成絮状;热压烧结能够制备微观组织可控晶粒细化的Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金,合金由单一的Nbss相构成,Ti、Al、Cr、V元素固溶引起Nb晶格尺寸减小0.0685 ?;随着球磨时间增加合金晶粒明显细化进而显著提高了合金的维氏硬度和室温压缩强度,其变化符合材料硬度和强度的Hall-Petch规律。粉末冶金制备Nb-35Ti-6Al-5Cr-8V合金的各项力学性能明显优于熔铸法制备合金。     

固溶温度对Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金显微组织及性能的影响

采用示差热分析(DTA)法分析了Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金的相变特征,根据DTA曲线特征制定试验固溶温度,用SEM、XRD分析水冷后合金试样的显微组织及相组成,用Instron-5569万能材料试验机做室温压缩试验.结果表明,Ti-23Al-25Nb-0.36Y合金的DTA曲线有两个明显的吸热反应峰;在1320 ℃保温水冷时,合金显微组织为B2相组织,随着固溶温度降低,合金析出O相、α2相.在900 ℃保温水冷取得显微组织为O B2相组织的合金具有最佳的力学性能,合金的抗压强度达到1976.77 MPa、压缩率为36.57%,屈服强度为789.91 MPa.