不同热处理制度对TA31合金组织和力学性能的影响

研究了不同热处理制度(固溶时效,退火)对TA31合金微观组织和力学性能的影响。采用OM、TEM、SEM研究了其微观组织形貌,采用拉伸试验机测试了拉伸性能。结果表明:在相变点之下依次选取不同固溶温度(920、940、960、980℃)对TA31合金试样进行固溶+时效工艺处理,当固溶温度低于960℃时,时效后的强度随固溶温度升高而增大;当固溶温度大于960℃后,强度降低;αkv值随固溶温度升高而增大。试样固溶时效态的拉伸强度高于试样退火态的强度。TA31合金随着固溶温度的升高,初生α相含量减少,且组织中存在等轴初生α相+β转内细小的针状次生α相。     

热处理对Ti35Nb2Sn6Zr3Mo合金组织与性能的影响

依据d-电子理论设计了低弹性模量、中高强度、良好塑性和生物相容性的新型生物医用近β型Ti35Nb2-Sn6Zr3Mo合金,研究了固溶温度和时效温度对合金组织和力学性能的影响.结果表明:随固溶温度的升高,合金的平均晶粒尺寸逐渐增大,650℃以上固溶时,得到单一等轴β晶组织;固溶温度对合金的强度和弹性模量的影响并不明显.随时效温度的升高,由于Ti35Nb2Sn6Zr3Mo合金的β相稳定性较强,析出α相的含量较少,从而导致合金的力学性能对时效温度并不敏感.     

热处理对Ti30Nb5Ta6Zr合金组织和力学性能的影响

根据β稳定化系数kβ和d-电子理论设计了低弹性模量、中高强度、良好塑性和生物相容性的新型牙科种植用近β型Ti30Nb5Ta6Zr合金,研究了合金在β相区固溶和时效处理后组织和力学性能的变化规律。结果表明,在β相区固溶水淬后组织为亚稳β相。低温时效时析出ω相,随着时效温度的升高,逐渐析出α相。合金的强度和弹性模量随时效温度的升高先升高后下降;延伸率先降低后升高。合金在800℃固溶+500℃时效后综合力学性能优良,可以满足牙科植入要求。     

固溶温度对Ti-1300合金组织与性能的影响

研究了Ti-1300合金经不同温度固溶处理和固溶+时效处理后的组织和性能。结果表明:Ti-1300合金在固溶处理后,随着固溶温度升高,合金的抗拉强度和屈服强度逐渐降低,断面收缩率先升高后降低,断后伸长率有所升高。Ti-1300合金在850℃固溶处理可获得最佳的综合性能。通过固溶和时效处理,Ti-1300合金硬度随着固溶温度的升高而增大。当固溶处理在相变点以下时,β相中时效析出次生αs相较粗大;而固溶处理在相变点以上时,β相中时效析出次生αs相较细小且均匀。     

Ti-2.3Cr-1.3Fe合金时效后的组织及力学性能

采用OM、XRD和SEM等方法对Ti-2.3Cr-1.3Fe合金在固溶+时效和直接时效后的组织和室温力学性能进行了研究。结果表明:固溶+时效后合金组织由β相和α相组成,强度随时效温度升高而降低,抗拉强度最高为888 MPa,与TC4合金典型热处理后的强度相当,但此时伸长率仅为4.0%;直接时效后合金组织亦由β相和α相组成,强度随直接时效温度升高而降低,塑性变化不大,但伸长率均高于23.0%,合金抗拉强度与轧态和固溶+时效态相比分别降低9.5%和18.5%。     

热处理工艺对Ti62421s高温钛合金组织与力学性能的影响

研究固溶温度和时效温度对Ti62421s高温钛合金显微组织、相成分和常温拉伸性能的影响。结果表明:在两相区进行固溶处理时,随着固溶温度的升高,合金组织中的α相减少,β转变组织(βt)增多,当固溶温度进入β相区后为篮网状β转变组织;随着时效温度的升高,α相长大;随着固溶温度和时效温度的升高,β转变组织中只有Al含量升高,其他合金元素的含量都下降;随着固溶温度的升高,强度和断面收缩率先升高后迅速降低,伸长率逐渐下降;经(980℃,1h,AC)+(550℃,8h,AC)热处理后,合金可以获得较好的综合性能,抗拉强度达1077.04MPa,伸长率达13.6%,断面收缩率为26.02%。     

异步热轧及热处理对钛合金TC4组织和力学性能的影响

研究了异步热轧及固溶时效处理对钛合金TC4显微组织和力学性能的影响。结果表明:异步轧制后表层晶粒尺寸较中心层小。固溶时效处理较退火处理的合金综合性能好。在α+β两相区固溶时效,随着固溶温度的升高,合金强度先升高后降低,塑性先降低后升高。固溶温度相同时,随着时效温度的升高,合金的强度降低,塑性提高。     

固溶时效对Ti-6Cr-5V-5Mo-4Al-1Nb合金组织和力学性能的影响

研究了固溶温度、时效温度、时效时间对Ti-6Cr-5V-5Mo-4Al-1Nb(Ti-65541)合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,在β相变点以上固溶并时效后,合金中析出细小的次生α相,初生α相完全消失;在较低温度固溶并时效后,次生α相和初生α相同时存在。时效温度对合金强度和塑性的影响最为显著,固溶温度次之,时效时间的影响最弱。随着时效温度的升高,合金的抗拉强度和屈服强度降低,塑性提高。随着固溶温度的提高,合金的强度提高,塑性降低。随着时效时间的延长,合金强度和塑性总体呈降低趋势。在740～760℃范围内固溶处理,在540～580℃范围内时效且时效时间在4～6 h内,可获得综合性能优异的Ti-65541合金。     

固溶时效对TC21钛合金准β锻后组织性能的影响

对TC21钛合金进行准β锻造,再进行固溶时效热处理实验,研究了不同固溶时效热处理制度对合金的微观组织和力学性能的影响。结果表明,TC21钛合金通过准β锻造后,再经固溶时效热处理工艺处理后,合金的微观组织呈现典型的网篮组织。随着固溶温度的上升,片状α相含量和长度显著降低,同时合金强度增加,而塑性变化呈相反趋势。随着时效温度的上升,对片状α相的影响略小,但次生α相的厚度此时显著增加,此时合金强度降低,塑性提高。断口形貌则随着固溶温度的升高,断口表面和裂纹扩展路径愈发平坦。断裂韧性值呈现下降趋势,但会随着时效温度的升高而提高。合金最大断裂韧性值可达66MPa·m1/2。考虑合金的强度、塑性和断裂韧性之间的良好匹配,经综合分析可得,TC21钛合金准β锻后最佳热处理制度为:870 ℃/2 h,AC+590 ℃/4 h,AC。     

固溶和时效温度对TC6钛合金显微组织与力学性能的影响

研究了不同温度的固溶和时效工艺对TC6钛合金显微组织和性能的影响。结果表明:800～840℃固溶后,合金由初生α相和亚稳β相组成,两相随着温度升高而长大,合金强度和塑性略有上升;880℃固溶后,亚稳β相依然保留到室温,然而在拉伸过程中出现应力诱变斜方马氏体α″相,导致双屈服现象;920～960℃固溶后,初生α相减少,大量的细针状斜方马氏体α″相在亚稳β相上析出,强度上升塑性下降;当超过β相变点固溶后,主要由粗大针状六方马氏体α?相组成,强度下降同时拉伸为脆性断裂。对于固溶样品经过不同温度时效处理,主要变化过程是亚稳β相分解为次生α相及其长大,300℃时效后,相比固溶态强度上升但塑性下降,亚稳β相中弥散析出次生α相及少量的ω相;当时效温度升高到400℃,强度继续上升接近最大值但塑性最差;500℃时效后,强度最高然而合金元素充分扩散,塑性得到提升;550℃时效后,强度有所下降但塑性明显提升,此时具有较佳的强塑性匹配;600～700℃时效后,初生α相聚集长大并且含量增加,次生α相在β基体上析出且逐渐长大为层片状,强度下降塑性进一步提升。     

冷轧时效对新型Ti-Nb-Zr合金组织和性能的影响

利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸测试等手段,研究形变热处理对新型 β(Ti-25Nb-25Zr)钛合金组织演变和力学性能的影响.结果表明:由于合金具有较高的β稳定性,冷轧过程没有应力诱发α″相的形成,合金的变形机制以位错滑移为主.随着冷轧变形量的增加,加工硬化...     

不同处理态Al-Mg-Si铝合金的组织性能

采用扫描电镜、透射电镜、能谱分析和拉伸测试等手段,研究了热处理对Y、Zr微合金化Al-Mg-Si铝合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:添加Y、Zr有助于细化合金铸态晶粒,合金铸态组织在晶界处有明显的偏析,经535 ℃×14 h均匀化处理后偏析现象得到改善。合金经热挤压后,沿挤压方向分布着大量的第二相,随着固溶温度的增加,第二相逐渐溶解在铝基体中。时效处理后,合金中弥散分布着大量的β″相以及其他细小的析出相,起到第二相强化的作用。合金经530 ℃×2 h固溶+180 ℃×8 h时效热处理后的力学性能最佳,抗拉强度达408 MPa,伸长率为14.8%。     

退火温度对HA/Ti-24Nb-4Zr复合材料组织与性能的影响

利用放电等离子烧结(SPS)技术制备了HA/Ti-24Nb-4Zr生物复合材料,研究了不同退火温度对复合材料显微组织和力学性能(抗压强度、屈服强度、屈强比、压缩弹性模量)的影响。结果表明,烧结态复合材料主要由β-Ti相、少量初生α-Ti相及HA相组成;随着退火温度的升高,复合材料基体中β-Ti相含量增多且晶粒逐渐长大,针状次生α-Ti相在晶界处和晶内不断析出,HA相结构和含量变化不大;与烧结态相比,不同退火温度处理后的复合材料强度和弹性模量先略微上升后下降,而塑韧性呈不断提高趋势;复合材料在850 ℃退火处理后,抗压强度、屈服强度、屈强比和压缩弹性模量值分别为1507 MPa、1270 MPa、0.84和42 GPa,塑韧性得到明显改善,作为生物医用植入材料具有潜在的应用前景。     

Mechanical properties and corrosion resistance of low rigidity quaternary titanium alloy for biomedical applications

Electrochemical corrosion of Ti-35Nb-5Ta-7Zr alloy fabricated by arc melting and heat treatment process was studied in 0.9% NaCl at (37±1) °C. Phase and microstructure of the fabricated alloy were investigated using X-ray diffractometer and scanning electron microscope. Mechanical properties such as yield strength and elastic modulus of the alloy were determined by tensile test. Potentiodynamic polarization technique and impedance spectroscopy were employed to study the corrosion behavior. The results of the study were compared with those obtained for Ti-6Al-4V commercial alloy. The result of the study supports feasibility of Ti-35Nb-5Ta-7Zr alloy for implant applications.     

Design and Characterization of New Ti-Nb-Hf Alloys

Three new Ni-free Ti alloys Ti-16.2Hf-24.8Nb-1Zr, Ti-5.2Hf-31.2Nb-0.4Zr, and Ti-16Hf-36.2Nb-1Zr (wt.%), were designed and produced in order to obtain shape memory and/or low elastic modulus materials for the use in the load transfer implant field. For that, a method based on the molecular orbital theory was implemented to design the three new Ti-Nb-Hf system alloys. A vacuum arc-melted button of each alloy was treated at 1100 °C for 1.5 h and quenched in a mixture of ethanol/water at 0 °C. Finally, the alloys were microstructurally and mechanically characterized. Special attention on studying the elastic modulus and the thermoelastic martensitic transformation was given by means of nanoindentation tests using a Berkovich and a spherical tip, respectively. X-ray diffraction results showed the presence of β-phase in the three studied alloys. Moreover, one of the alloys exhibited reversible phase transformation due to the presence of thermoelastic martensitic α′′-plates inside the β-grains observed by transmission electron microscopy. Results showed a low elastic modulus in all the studied alloys with values between 70 and 90 GPa, which are lower than those of the commercial alloys used in load transfer bone implants.     

INFLUENCE OF COLD-WORKING AND HEAT TREATING ON ELASTIC PROPERTIES OF Nb AND Nb-BASE ALLOYS

The elastic limit of single-phase alloy Nb-2Mo-2Zr-1Ti is higher as recovered state incomparison with as cold-rolled or recrystallized one.For Nb-40Ti-5.5AI alloy ofage-hardening type,the elastic limit is lower as cold-rolled state,but increases considerablyafter proper aging.However,its elastic modulus changes no more,so the stored-energy(σ_e~2/E)may raise significantly.The temperature dependence on elastic modulus for pureNb as intensely cold-worked or recrystallized state is anomalous.This anomaly may disap-pear after recovered treatment of intensely cold-worked state at 600℃ for 4 h.and maychange no more after that of recrystallized state.The anomalous behaviour of elasticity wasalso discussed on the non-magnetic Nb.     

生物医用钛合金的研究进展

钛合金具有较低的弹性模量、优异的耐腐蚀性能和生物相容性,是理想的生物医用材料.综述了医用钛合金的发展过程及新型医用β钛合金的研究现状,以及开发的新合金系列.目前开发的医用钛合金中,Ti-35Nb-7Zr-5Ta和Ti-29Nb-13Ta-7.1Zr合金的弹性模量为55 GPa,与致密骨的弹性模量很接近,与人体骨有较好的...     

时效温度对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金组织及摩擦磨损性能的影响

利用真空熔炼制备了Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金铸锭,对合金在800 ℃固溶处2 h后在300~500 ℃下进行等时时效,研究时效温度对合金的组织结构和摩擦磨损性能的影响。结果表明:800 ℃固溶2 h后水冷的合金是单一过冷亚稳近β组织,低温时效后,样品中出现了弥散的α相,而当时效温度超过450 ℃以上时α相不再呈弥散分布,而是在晶界处富集。随着时效温度的升高,合金的硬度逐渐增高,到500 ℃时达到最高253 HV0.3,然后快速降低;摩擦因数同样随着时效温度的增高呈现先升高后降低的规律。450 ℃时效的样品的综合性能最好,摩擦因数较小,且磨损试样出现了粘着磨损的特征。     

基于d-电子合金设计理论和JMatPro软件新型生物医用钛合金的设计

基于d-电子合金设计理论和JMatPro软件,运用正交试验,设计了具有较低弹性模量和较高强度且含有无毒元素Nb、Mo、Zr和Sn的新型生物医用∥钛合金Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr,并对该合金的显微组织和力学性能进行分析。结果表明,Ti-35Nb-4Sn-6Mo-9Zr合金在800。C下固溶处理后,由单一的β等轴晶构成。与Ti-6Al-4V相比,该合金具有较优越的力学性能：E=65GPa,σb=834MPa,σ0.2=802MPa,6=11％,有望成为新型种植材料。该方法可以有效地降低实验次数,并得到理想的实验结果。