放电等离子烧结预合金粉末法制备生物医用近β钛合金的组织演变和力学性能

本研究利用放电等离子烧结(SPS)预合金粉末的方法,成功制备出生物医用的近β钛合金Ti-25Nb-3Zr-3Mo-2Sn (wt %)。 近β钛合金的预合金粉末利用等离子旋转电极法制备,粉末的凝固组织主要是由β相主导的不发达的树枝晶组成,同时存在少量的β相单晶组织粉末球。1000℃/5min/50MPa条件下的SPS可以完全致密化近β钛合金的预合金粉末,并且消除原始的凝固偏析结构。β单相区固溶处理后,合金组织由β相和α″相组成,合金的拉伸强度达到815MPa,延伸率达到14%,同时具备62GPa较低的弹性模量。进一步500℃时效处理,合金组织中产生大量的纳米针状α相,使得合金的拉伸强度达到1015MPa,同时具备较好的延伸率和中等的弹性模量。然而,应当避免过低的时效处理温度,防止脆性ω相的析出。     

Ti2.5Cu合金的疲劳特性及其变形机制

研究固溶和双重时效Ti2.5Cu合金在室温和77 K下的疲劳性能及微观变形机制。结果表明,Ti2.5Cu合金在293和77 K下的疲劳塑性指数分别为–0.68和–0.5。室温疲劳变形机制以位错滑移为主;低温疲劳变形中,孪生切变相当活跃,形成多种类型的孪晶。同时针状Ti2Cu强化相阻碍了位错的运动从而形成明显的循环硬化,但对孪晶的形成没有明显的阻碍作用。     

Ti3Zr2Sn3Mo25Nb医用钛合金相变与力学性能

研究Ti3Zr2Sn3Mo25Nb医用钛合金中相变演化过程和亚稳相对合金强度和弹性模量的影响规律.结果表明:Ti3Zr2Sn3Mo25Nb合金中相的演化过程为β→ω→α″→α,其中亚稳ω相及α″相的尺寸、数量及分布对合金强度、弹性模量及塑性的影响显著.ω相的尺寸越小,数量越多,分布越均匀,这有利于提高合金强度,降低塑性和弹性模量;通过控制亚稳ω相及α″相的尺寸、数量和分布,可以在一定范围里调整Ti3Zr2Sn3Mo25Nb合金的力学性能变化,从而得到更好的生物力学性能匹配.     

钛及钛合金箔带材加工成型的影响因素

钛及钛合金是一种性能优异的新型功能结构材料,被誉为第三金属,因而在许多工业领域获得了广泛的应用。本文较详细的介绍了影响钛及钛合金箔带材加工成型的几种因素,包括金属本身的性能、轧制工艺、热处理等。     

α钛合金在室温和低温的冲击韧性

为了考察Al,Sn,Zr,Mo合金元素对α钛合金在室温和77 K低温（液氮）下的缺口冲击韧性（冲击值Ak）的影响,采用示波冲击试验机测试了Ti-2Al,Ti-2Sn,Ti-2Zr和Ti-1Mo 4种α钛合金在室温和77K下的Ak值,并计算了表征其冲击韧性的弹性变形功、塑性变形功和裂纹扩展撕裂功.用扫描电镜观察了4种合金冲击试样断口的形貌.计算数据和显微组织表明,4种合金均显示韧性特征,4种合金元素对冲击韧性贡献的顺序为：Mo＞Zr＞Sn＞Al.     

近等原子比TiNi合金薄膜的组织及相变动态观察

采用磁控溅射法制备TiNi非晶薄膜。通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEn）等方法研究了TiNi合．金薄膜的组织形貌、电子衍射花样，并对其相变过程进行了动态观察。结果表明：态薄膜为非晶态，对其在515℃进行1h的晶化处理后，薄膜中析出了TiNi3相；晶化处理后的TiNi合金薄膜加热到100℃时，薄膜中R相和马氏体相以切变方式完全转变为奥氏体；当冷却至室温时，是以R相、马氏体相以及少量的奥氏体相存在。其加热过程中的相劐顶序为：马氏体相→R相→奥氏体相。冷却过程中的相变顺序为：奥氏体相→R相→马氏体相。     

热处理对Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb合金超弹性的影响

研究了不同热处理条件下近β钛合金Ti-3Zr-2Sn-3Mo-25Nb板材的超弹性行为及变形过程。结果表明:合金在固溶及固溶时效后均具有一定的超弹性行为,而相变点以上固溶后合金具有最佳的超弹性,同时应力诱发的马氏体体积分数最多。而固溶处理后时效析出的ω相和细小的α相却阻碍应力诱发马氏体的形成,导致合金弹性和塑性降低。研究还发现,对合金施加适当的预变形能够提高其超弹性。     

第一性原理计算在新型医用金属材料中的应用研究进展

医用金属材料以其优良的综合性能,在生物医用材料领域占有越来越重要的地位。第一性原理方法作为目前合金微观组织研究中应用最广泛的理论计算方法,不依赖任何经验参数,即可为合金化设计提供理论基础。本文首先介绍了第一性原理计算的理论及方法,然后详细综述了第一性原理计算在设计新型医用钛合金和可降解镁合金中的研究应用现状,最后指出了其在医用金属材料设计中存在的问题及应用方向。     

α钛合金在室温和低温的冲击韧性

为了考察Al,Sn,Zr,Mo合金元素对α钛合金在室温和77 K低温(液氮)下的缺口冲击韧性(冲击值Ak)的影响,采用示波冲击试验机测试了Ti-2Al,Ti-2Sn,Ti-2Zr和Ti-1Mo 4种α钛合金在室温和77K下的Ak值,并计算了表征其冲击韧性的弹性变形功、塑性变形功和裂纹扩展撕裂功.用扫描电镜观察了4种合金冲击试样断口的形貌.计算数据和显微组织表明,4种合金均显示韧性特征,4种合金元素对冲击韧性贡献的顺序为:Mo＞Zr＞Sn＞Al.     

轧制温度和热处理对TB9钛合金棒材组织和性能的影响

研究了轧制温度和热处理制度对TB9钛合金棒材显微组织及力学性能的影响。结果表明:在800、850、930℃下轧制的TB9钛合金棒材经810℃×30 min/WQ固溶后,显微组织均为等轴β组织,930℃下轧制的棒材组织更加均匀,轧制温度对棒材固溶后的力学性能影响较小。经510℃×12 h/AC时效处理后,棒材的强度和塑性等综合性能随轧制温度的升高变化不大,抗拉强度全部大于1 300 MPa,屈服强度大于1 200 MPa,延伸率大于10%,能够满足某零件对材料的要求。此外,TB9钛合金的强度随时效温度的上升而减小,而塑性逐渐增加。