烧结温度对SPS制备Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金,研究了烧结温度对合金相对密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明:在1000~1200℃烧结温度范围内合金具有较高的相对密度和抗压强度,合金主要由β-Ti相和Ti-Nb固溶体组成的混合基体及少量α-Ti相组成;随着烧结温度的升高,合金相对密度和抗压强度呈增大趋势,合金中α-Ti相向β-Ti相逐渐转变,同时合金中Ti-Nb固溶体含量越来越少,且尺寸减小;合金压缩弹性模量在58~61 GPa之间,受烧结温度变化影响较小。     

放电等离子烧结温度对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金显微组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr(TNTZ)合金,研究烧结温度对合金致密度、显微组织及力学性能的影响。结果表明:在950~1150℃烧结温度范围内合金具有较高的致密度和抗压强度,合金由β-Ti相与Ti-Nb-Ta-Zr固溶体形成的混合基体组织及少量未熔化的Nb、Ta、Zr金属颗粒组成。随着烧结温度的升高,合金致密度和抗压强度呈增大趋势,合金中混合基体组织尺寸越来越大且不断融合联结,难熔金属颗粒数量越来越少且尺寸越来越小。合金压缩弹性模量在58~60GPa之间,说明具有良好的力学相容性,烧结温度变化对其影响较小。     

Ti-35Nb-7Zr-XCPP生物复合材料的放电等离子烧结制备及其力学性能研究

采用放电等离子烧结技术制备了Ti-35Nb-7Zr-XCPP生物复合材料,研究了焦磷酸钙(CPP)含量对复合材料致密度、微观结构、显微组织及其力学性能(压缩强度、压缩弹性模量)的影响。结果表明:复合材料组织主要由β-Ti相基体、少量残留α-Ti相及CPP相组成,CPP含量的增加会导致复合材料中残留α-Ti相含量增加,过高的CPP加入量会使得CPP发生分解现象;复合材料具有较低的压缩弹性模量(40~62 GPa)和较高的抗压强度(1000 MPa以上),显示了良好的力学相容性,过高的CPP加入量会导致复合材料压缩弹性模量出现明显增大现象,从而对复合材料力学相容性产生不利的影响。     

固溶温度对SPS烧结Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金组织和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(SPS)制备了生物医用Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金,研究了固溶温度对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明：合金在相变点下(750 ℃)固溶后,显微组织主要由β相、初生α相和次生α相组成,当固溶温度升至相变点附近(775 ℃)时,β晶粒尺寸显著增大,晶界初生α相厚度和数量均明显减小,β晶粒上弥散分布着大量细针状与颗粒状的次生α相;随着固溶温度的进一步升高,晶界α相厚度和数量减小并逐渐连续呈网状,β晶粒内部次生α相不均匀析出且数量逐渐减少;与烧结态相比,合金强度和弹性模量随固溶温度的提高呈先升高后降低趋势,而塑韧性逐渐提高。     

Ti-35Nb-7Zr-10CPP生物复合材料的微观组织演变与力学性能研究

利用放电等离子烧结技术制备了Ti-35Nb-7Zr-10CPP生物复合材料,研究了不同烧结温度(950~1150℃)对复合材料致密度、微观组织演变与力学性能的影响及机理。结果表明,复合材料主要由β-Ti相基体、少量残留α-Ti相及CaTiO_3、Ti_2O、CaO、CaZrO_3、Ti_xP_y等金属-陶瓷相组成;随着烧结温度升高,复合材料中残留α-Ti相逐渐减少,而金属-陶瓷相逐渐增多;复合材料的压缩弹性模量与抗压强度随烧结温度升高呈增大趋势,但是当烧结温度超过1050℃时,由于金属与陶瓷的剧烈反应导致金属-陶瓷相迅速增多,从而使得压缩弹性模量快速增大。因此,当烧结温度在1000~1050℃范围时,复合材料获得了较好的综合力学性能,其压缩弹性模量为42~45 GPa、抗压强度为1240~1330MPa;同时,在模拟人工体液中浸泡7 d后,复合材料表面能够获得一层致密的类骨磷灰石层,显示了良好的生物活性。     

放电等离子烧结Ti-43Al-9V合金显微组织和力学性能(英文)

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备细晶Ti-43Al-9V合金,研究不同烧结温度与显微组织和力学性能之间的关系。结果表明:机械球磨后粉末形状规则,尺寸在5～30μm之间,烧结所得块体材料主要由γ-TiAl、α2-Ti3Al和少量B2相组成。烧结温度为1150°C时,获得的等轴晶粒尺寸为300nm～1μm。烧结温度升高到1250°C时,等轴晶粒的尺寸明显增大,显微硬度从HV592降低到HV535,抗弯强度从605降低到219MPa,压缩断裂强度从2601降低到1905MPa,压缩率从28.95%降低到12.09%。     

冷轧态Ti-35Nb-2Zr-0.3O合金的异常热膨胀行为

采用高真空非自耗电弧熔炼炉对Ti-35Nb-2Zr-0.3O (质量分数,%)合金进行熔炼。运用OM、XRD、SEM、TEM和静态热机械分析仪对Ti-35Nb-2Zr-0.3O合金进行表征,研究冷轧形变对合金显微组织及热膨胀行为的影响。结果表明:Ti-35Nb-2Zr-0.3O合金在冷轧过程中产生应力诱发马氏体α"(stress-induced martensiticα",SIMα")相,并形成平行于轧制方向的强110织构。等轴晶组织的Ti-35Nb-2Zr-0.3O合金表现出正常的热膨胀行为。形变后,合金的热膨胀行为出现异常现象,轧制方向表现为负膨胀,负膨胀程度随着形变量的增加而增大,截面方向表现为大于固溶态的正膨胀。30%形变合金的轧制方向在室温到250℃具有Invar效应,这一现象归因于SIMα"相变、晶格畸变和110织构的形成。冷轧态Ti-35Nb-2Zr-0.3O合金在室温到110℃的异常膨胀归因于SIMα"相到β相的晶格转变,而在高于110℃的异常膨胀行为归因于ω相和α相的析出。     

Ti-15Zr-4Nb-4Ta合金的牙铸件性能

纯钛及钛合金因其优异的耐蚀性、生物相容性用于生物材料。目前广泛应用于牙科的材料为Ti -6Al -4V合金。日本先进工业科技研究院研制出一种比Ti -6Al -4V合金具有更好的生物相容性的新型 (α +β)钛合金 ,即Ti-15Zr -4Nb -4Ta合金。合金试样　用真空电弧炉熔炼的商业纯钛 (TA2 )、Ti-6Al-4V合金、Ti -15Zr -4Nb -4Ta合金 ,合金成分符合日本工业标准 (JIST740 1) ,铸锭经 β锻造及 (α -β)锻造后 ,得到直径为 45mm的棒材 ,将棒材表面的氧化皮除去 ,切下若干42mm×13mm的棒材做为试样备用。牙铸件　使用吸压型铸造机及T型熔模机…     

高耐蚀Ti-15Zr-4Nb-4Ta合金的植入应用

1995年以来 ,随着老龄化人口的增多 ,人工关节、人工骨板、斯坦特固定模、人工骨等植入件的需求日益增大。植入件既需要生物安全性也要求机械相容性 ,还要求无细胞毒性、无遗传毒性或致癌物质 ,长期使用时合金的机械性能和耐蚀性不会降低。纯钛和Ti-6Al -4V的机械强度和耐蚀性均优于不锈钢和Co -Cr -Mo合金 ,因而在医学上的应用越来越广泛 ,近年日本植入件用钛量逐步增大 ,2 0 0 0年消耗量约 4t ,但多数是从美国或欧洲进口的。有报道称 ,金属离子可从钛植入件释放至人体和动物体内。有研究者综述了从植入件释放的金属离子的毒性。V是人体…     

Nb-7Ta合金再结晶退火温度研究

研究了退火温度对棒材组织、硬度及力学性能的影响,确定了变形量对铌钽合金棒再结晶退火温度的影响规律.结果表明,随变形量的增大,材料的再结晶退火温度降低.变形量为90%时,锻造棒材的再结晶退火温度为1000～1050℃;变形率95%时,轧制棒材的再结晶退火温度为950～1000℃.     

等离子烧结温度对CoCrCuFeNi高熵合金组织及性能影响

本文通过氩气雾化制备CoCrCuFeNi球形粉末,随后在900℃、1000℃、1100℃、1150℃温度下通过放电等离子活化烧结(Spark plasma sintering,SPS),成功制备CoCrCuFeNi高熵合金块体。结果表明：随着烧结温度的升高,材料室温抗拉强度先降低后升高,均匀却延伸率先大幅度提高,随后降低;当烧结温度为1100℃时,材料屈服强度和抗拉强度分别达到379.3MPa和655.6MPa,断后延伸率达21.9%;当烧结温度超过1100℃时,开始出现局部熔化现象,材料内部出现元素明显偏析现象。烧结温度为900℃时,拉伸断口沿球形粉末表面脆性断裂,随着烧结温度提高,断口转变为包含韧窝的韧性断裂。由于高温烧结过程中基体内发生渗碳现象,透射电镜结果表明碳与基体发生反应,形成第二相碳化物。     

放电等离子烧结制备低密度AlTiCrNiCu高熵合金及其组织性能研究

采用机械合金化和放电等离子烧结工艺制备了低密度AlTiCrNiCu高熵合金材料,重点研究了球磨时间对各元素粉末的合金化过程及烧结温度(950 ~ 1050 ℃)对高熵合金组织及力学性能的影响。结果表明：高熵合金粉末为单相BCC结构,随着球磨时间的增加,粉末粒径先变大后变小,其最终平均粒径大约为20 μm。高熵合金块体材料的相结构为BCC1(基体相)+BCC2(富Cr相)+FCC(富Cu相),密度为6.22 ~ 6.30 g/cm_³。烧结温度的升高,有利于高熵合金粉末的冶金结合,促进了高熵合金块材料的致密化。当烧结温度为1050 ℃时,AlTiCrNiCu高熵合金具有良好的综合力学性能,其屈服强度、压缩强度、塑性和显微硬度分别为1410 MPa,2000 MPa,9.13%和524 HV。分析认为高的烧结温度为各元素原子间的充分扩散提供了足够的能量。然而,TEM分析表明,高的烧结温度也促进了弥散的FCC富Cu相在晶界的聚集长大。     

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。     

冷加工率对Ti-35合金组织性能的影响

研究了冷加工率对Ti-35钛合金板材组织性能的影响。结果表明：Ti-35钛合金板材随着冷加工率的增加，拉伸强度增高，塑性下降，这是符合一般规律的。然而，当冷变形率达80％，塑性仍然保持在16％，证明这是一种高塑性合金，随着冷变形量增加，晶粒被拉长。当变形率达60％～80％时，晶粒呈纤维化，经退火后发生再结晶，晶粒等轴化，并伴随着合金塑性的提高。     

真空烧结温度对Ti-44Al-2Cr-4Nb-0.2W-0.2B合金显微组织及力学性能的影响

为获得细晶TiAl合金及有效减少传统铸造带来的内部缺陷,采用真空热压烧结工艺制备了Ti-44Al-2Cr-4Nb-0.2W-0.2B合金,研究了烧结温度对TiAl合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:Ti、Al元素粉末反应合成后,经XRD检测,3种烧结温度(1150、1240、1300℃)烧结后的合金主要由γ-TiAl和α_2-Ti_3Al_2种基体相组成,随着烧结温度的增加,γ相含量增加,α_2相则减少;结合SEM观察发现,改变烧结温度可获得TiAl合金不同典型组织,其中1150℃烧结合金为近γ组织、1240℃烧结为双态组织、1300℃烧结为近片层组织,烧结温度的升高使得合金组织愈发均匀;配合EDS分析,烧结温度的升高有助于Nb元素在基体相中的扩散,同时合金密度随烧结温度的升高逐步增大,当烧结温度升至1300℃,合金的密度达到4.419g/cm~3;通过力学性能检测,在1240℃烧结制备的TiAl合金组织为细小的双态组织,显示出较好的综合力学性能,其显微硬度为5270 MPa,在高温压缩时展示出良好的抗压强度。