二元系β钛合金变形时的弹性行为

β钛合金具有生物适应性以及低的弹性模量,适用于人工骨等植入物.β钛合金的弹性模量,当由淬火生成α′或α"马氏体相组成时显示极小值,当生成共格ω相组成时显示极大值,当生成非共格ω相组成时再次显示极小值.人骨的弹性模量约为20GPa,现在已开发了40GPa的低杨氏模量合金.     

Ti-Mo-Zr-Fe合金的微观结构与纳米压入特性的关系

通过不同的热处理制度控制TMZF合金中的相组成和含量，利用XRD分析确定各种相结构。利用纳米压入测量仪测试了不同组织结构下的硬度和弹性模量。结果表明，当合金中存在ω相时，合金的的硬度和弹性模量最高，随着热处理温度的提高，合金中的ω相消失，代之而来的是α相，而且越接近β转变温度，α相含量越少，对应的弹性模量和硬度越来越低。对于Ti—Mo—Zr-Fe合金来说压入性能（硬度、弹性模量）与相成分之间存在着良好的匹配关系。     

骨科植入用TLM钛合金的相转变与力学性能

研究骨科植入用TLM钛合金的相转变过程及其对合金力学性能的影响.结果表明,TLM钛合金固溶后的显微组织为β相和少量细长的α"相,合金经低温300℃至500℃时效的过程中,α相的形成经历β→ω→α、α"→α 2个过程,微观组织揭示出α"马氏体对亚稳ω-相的形成具有一定的阻碍作用.同时TLM钛合金中相结构对降低弹性模量的程度由大到小的顺序为:ω＞α"＞α;相结构对提高强度的作用由大到小的顺序为:ω＞α＞α";而相结构对延伸率的提高由大到小的顺序为:α"＞α＞ω.     

β-CEZ钛合金在固溶时效时ω相与α相的组织演化规律

主要通过SEM和TEM观察固溶时效过程β-CEZ钛合金ω相和α相的组织变化规律。发现β-CEZ合金在固溶处理后析出尺寸1～2 nm的无热ω相,在350～500℃时效处理时,ω相辅助形核析出长100～200 nm的针状α相,且随着时效温度升高,α相数量增多,尺寸略有长大。当时效温度达到550℃时,ω相基本消失,α相继续长大到约300nm。当时效温度升高到650℃以后,晶界析出大量的长条状α相,晶内α相长度长大到数微米。     

β钛合金及其固态相变的归纳

本文以钼当量为标准对国内外研制的β钛合金进行了汇总和归类。β钛合金按照亚稳定状态相组成可分为3类:稳定β型、亚稳定β型和近β型钛合金。对β钛合金热处理过程中发生的固态相变进行了归类。β钛合金经强化热处理后可能发生β→α″,β→ω,β→α,β→β′相变,时效时,亚稳相部分或全部分解。     

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.     

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。     

生体用钛合金的开发

生物医学用Ti-Nb-O合金 Ti-Nb合金可通过适当的选择成分而得到适合于人体硬组织的低弹性模量β钛合金,但是β相自高温冷却到室温时往往会形成亚稳定的变温ωath相,这就妨碍了钛合金的低弹性模量化.因为间隙型元素氧有抑制ωath相形成并有固溶强化的效果,故而研究了添加氧的Ti-Nb合金的显微组织和力学性能.     

TB17钛合金两相区等温时效析出行为研究

采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了亚稳β钛合金TB17在α+β两相区固溶处理后的等温时效析出行为，并分析了次生α相的析出位置、尺寸、形态。结果表明：TB17钛合金在350 ℃等温时效时，发生β→ω相变，ω相呈椭圆状，尺寸在3~5 nm之间；在450 ℃和550 ℃等温时效过程中，主要发生β→α相变。α相首先在亚晶界和亚晶缺陷处形核并长大，最后形成细小的棒状α相，并且两相区固溶时所保留的大量亚晶界加快了时效过程中次生α相的析出响应。     

Cu对牙科用Ti-10Mo合金组织和硬度的影响

采用WS-4型非自耗电弧炉制备了牙科用Ti-10Mo-xCu合金系,通过显微组织、X射线衍射仪和数字式显微硬度计,研究了Cu元素对亚稳β钛合金Ti-10Mo的组织和力学性能.结果表明:该系列合金在铸态由β相主相、少量α、α′和α″、淬火ω相组成;随着Cu含量的增加,合金的晶粒明显细化;时效后,亚稳β相析出较多的α相和Ti2Cu;当Cu含量为3％时,合金具有最好的力学性能.     

淬火温度对TC16钛合金显微组织及变形行为的影响

采用XRD,SEM和TEM研究了TC16钛合金在700-900℃固溶后淬火的显微组织和相组成,以及淬火温度对拉伸性能的影响.结果表明,在700和750℃淬火,TC16钛合金由初生α相、亚稳β相和微量ω相组成;随着淬火温度的升高,合金出现了β→α″的马氏体相变;从β单相区淬火,合金由α″马氏体组成.拉伸实验表明,拉伸过程...     

Ti-25at%Nb合金β、α'和ω相结构稳定性和弹性性质理论计算

采用赝势平面波方法和广义梯度近似对Ti-25at%Nb合金中不同晶体结构β、α"和ω相的弹性常数、内聚能以及电子结构进行了计算,并结合计算结果对β、α"和ω相的结构稳定性进行了讨论.计算结果表明,Ti-25at%Nb合金中β、α"和ω相均满足其结构弹性稳定性要求,其中α"相的结构稳定性最高,而β相的结构稳定性最低;计算结果同时表明,Ti-25at%Nb合金中ω相具有最高弹性模量,β相则具有最低弹性模量.     

钛及钛合金的焊接

工业纯钛及α钛合金的焊接组织在常温下是单相,根据冷却速度的不同,生成锯齿状或针状组织。各种机械性能与基材相比没有大的变化,焊接性能良好。α β钛合金在从β相冷却的过程中,形成马氏体(α'相),α'相的数量和性质按合金组成和冷却速度而变化。一般情况下,随α'相的增加,合金的延性、韧性降低。即使是焊接性良好的Ti-6Al-4V,当β稳定元素含量大于3%或含钒5%以上时,焊接性能下降。β钛合金的马氏体生成温度低于室温,焊缝处是亚稳β相,所以焊接性不怎么劣化。但因合金元素添加量多,往往缺乏延性。另外,时效和冷加工使合金…     

Ti-25at%Nb合金β、α″和ω相结构稳定性和弹性性质理论计算

采用赝势平面波方法和广义梯度近似对Ti-25at％Nb合金中不同晶体结构β、α″和ω相的弹性常数、内聚能以及电子结构进行了计算,并结合计算结果对β、α″和ω相的结构稳定性进行了讨论。计算结果表明,Ti-25at％Nb合金中β、α″和ω相均满足其结构弹性稳定性要求,其中α″相的结构稳定性最高,而声相的结构稳定性最低;计算结果同时表明,Ti-25at％Nb合金中ω相具有最高弹性模量,β相则具有最低弹性模量。     

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（英文）

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 (质量分数,%)。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℃-5 min-50 MPa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,合金的抗拉伸强度达到815 MPa,延伸率达到14%,同时具备62 GPa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σ相,使得合金的抗拉伸强度达到1015 MPa,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。     

低弹性模量Ti-27Nb-8Zr医用钛合金组织与力学性能

利用光学显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪研究Ti-27Nb-8Zr(质量分数, %)医用钛合金固溶后在不同时效温度下组织的变化规律,重点讨论不同显微组织对合金弹性模量和强度的影响。结果表明,固溶处理后,合金组织由β+α”两相构成,具有相对低的弹性模量和强度;时效后,组织中包含β、α、ω三相,弹性模量和强度显著升高,随着时效温度的升高,组织长大,弹性模量和强度降低     

关于钛合金热处理和析出相的讨论

通过对钛合金、铝合金和钢的热处理对比分析,从机理上将金属热处理分为三类热处理,将钛合金的热处理归为第三类热处理。对钛合金在热处理过程中出现的主要过渡相进行了介绍,重点分析了α′相、α″相的关系和淬火时效β相,指出α′相和α″相的性质受结构和固溶度的综合影响,β相可更细致地分为β0、β、β′和β″。最后对钛合金中出现的所有相的硬度进行了排序,排序结果为：ω〉α′≈β″〉α″≈α〉β〉β′〉β0。     

TCI钛环锻造

1.材料我国钛合金分为三大类:α钛合金(退火组织完全由α相组成)、β钛合金(退火组织完全由β相组成)及α β钛合金(退火组织由α和β相组成)。本文介绍的TC1属于(α β)型钛合金。     

HE130钛合金薄板的相变织构

用ODF分析了热处理温度对HE130钛合金薄板(属Ti-Al-Mo-V-Fe-B系,α相为主相,具有高弹性模量和高强度)α相和β相织构的影响.通过α←→β相变的Burgers关系,预测了此合金薄板内α→β→α的相变织构,理论预测和实测结果吻合较好.本研究揭示了以下规律对于(α+β)两相钛合金,如热处理温度低于Tβ,降温时,β→α相变受原始α相的影响较大,新生α相和原始α相的织构类似;如热处理温度高于Tβ,原始α相曾完全消失,降温时,β→α的相变过程较严格地按照Burgers关系进行,新α相和原始α相的织构差异较大.因此,要想通过热处理改变(α+β)两相钛合金中α相的织构,热处理温度必须高于Tβ.     

冷却速率对TB17钛合金显微组织和力学性能的影响

研究了不同冷却速率对TB17钛合金固溶态和固溶时效态的相组成、显微组织、拉伸性能和断裂韧度的影响。结果表明：TB17钛合金以不同的冷却速率进行固溶处理后,其显微组织均由残余β相以及其上分布的尺寸不一的片层状α相组成,仅发生了β→α相变,未发生β→ω相变和β→α’’等相变;随着冷却速率的降低(由水冷到炉冷),其拉伸强度呈现逐渐增加的趋势,而拉伸塑性则先降低后升高。经固溶时效处理后,TB17钛合金的显微组织均由粗片状初生α相、残余β相以及其上弥散分布的细片层状α相组成;由于固溶冷却速率不同,使得在时效过程中析出的细片层状α相的大小和形态各不相同。随着冷却速率的降低,TB17钛合金的拉伸强度呈现逐渐减小的趋势,而拉伸塑性则呈现逐渐升高的趋势,同时断裂韧度亦呈现逐渐增大的趋势,尤其是炉冷的固溶时效态合金,其断裂韧度达到了148.06 MPa·m^1/2。