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Zr含量对Ti-25Nb合金组织和弹性性能的影响

作　者: 李毓轩
导　师: 杨贤金
学　校: 天津大学
专　业: 材料学
关键词: 钛合金超弹性生物医用材料
分类号: TG146.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 98次
引　用: 2次
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内容摘要

本文采用高真空非自耗电弧熔炼炉制备钛锆铌合金,进行热锻、正火、冷轧及退火等处理过程。通过差热分析、金相组织观察、X射线衍射、显微硬度测定、晶格参数计算以及弯曲测试等方法分析了不同Zr含量的钛铌基合金组织和结构,并对其弹性性能做出了检测与评价。研究结果表明:该系列钛合金基体为β相,晶粒中有少量针状α相析出,在晶界处也会有球状α相偏聚。Zr元素添加对钛合金α/β相转变温度产生一定影响,随着Zr含量的增加转变温度升高。Zr元素的添加使得均匀化后合金的晶粒逐渐细化,有助于提高合金的机械性能。在均匀化态和热锻态合金中,随着Zr元素的加入,合金硬度先降低后升高,3 at%Zr时达到最低值。均匀化、热锻、正火三种状态下的合金硬度中,均匀化态最高,热锻处理后降低,正火处理后硬度变化不大。随着Zr含量的增加,点阵参数逐渐变大。均匀化合金点阵参数最大,随着热锻和正火处理,合金缺陷减少,结构更加稳定,点阵参数也逐渐减小。Zr元素含量为3 at%时,弹性回复性能较好。一般情况下,随着退火温度的升高,该系列合金的弹性回复能力越好。但Zr元素含量为3 at%时出现异常,与此成分合金的Ms点略低于室温有关。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-23
  1.1 前言  7-8
  1.2 生物医用材料的研究发展概况  8-15
    1.2.1 生物医用材料的概念及分类  8-9
    1.2.2 医用金属及合金材料的现状  9-11
    1.2.3 生物医用钛合金的研究进展  11-15
  1.3 生物医用形状记忆及超弹性钛合金  15-20
    1.3.1 形状记忆及超弹性合金的特性  15-17
    1.3.2 医用形状记忆及超弹性钛合金的特点  17-18
    1.3.3 形状记忆及超弹性钛合金在医学上的应用  18-19
    1.3.4 目前存在的问题  19-20
  1.4 新型医用钛合金的设计理论  20-22
    1.4.1 合金元素的选择  20
    1.4.2 Mo当量设计准则  20-21
    1.4.3 D电子设计理论  21-22
  1.5 本文研究内容和目标  22-23
第二章合金的制备与研究方法  23-28
  2.1 实验材料和试剂  23-25
    2.1.1 原材料的预处理  23
    2.1.2 合金元素配比  23-24
    2.1.3 合金熔炼  24
    2.1.4 均匀化处理  24
    2.1.5 材料成型  24-25
    2.1.6 材料热处理  25
  2.2 试验设备  25
  2.3 合金制备工艺过程  25-26
  2.4 合金性能测试  26-28
    2.4.1 相变点测试  26-27
    2.4.2 显微组织观测  27
    2.4.3 硬度测试  27
    2.4.4 X射线衍射分析  27
    2.4.5 力学性能测试  27-28
第三章 Zr含量对合金显微组织的影响  28-45
  3.1 相变点测定  28-29
  3.2 均匀化合金分析  29-31
    3.2.1 均匀化合金显微组织  29-31
    3.2.2 均匀化合金XRD分析  31
  3.3 锻态合金分析  31-33
    3.3.1 锻态合金显微组织  31-33
    3.3.2 锻态合金XRD分析  33
  3.4 正火处理  33-36
    3.4.1 显微组织  33-35
    3.4.2 XRD分析  35-36
  3.5 退火处理  36-40
    3.5.1 0Zr合金退火过程中组织的变化  36-37
    3.5.2 3Zr合金退火过程中组织的变化  37-38
    3.5.3 6Zr合金退火过程中组织的变化  38-39
    3.5.4 650℃退火温度下Zr含量对组织的影响  39-40
  3.6 显微硬度  40-42
  3.7 合金点阵参数  42-43
  3.8 本章小结  43-45
第四章 Zr含量对钛锆铌合金弹性性能的影响  45-54
  4.1 弯曲测试法  45-46
    4.1.1 弯曲测试法原理  45
    4.1.2 弯曲测试模具  45-46
  4.2 不同退火温度下Zr含量对弹性性能的影响  46-49
  4.3 不同Zr含量下退火温度对钛合金弹性性能的影响  49-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章全文总结  54-55
参考文献  55-59
发表论文和参加科研情况说明  59-60
致谢  60

Zr含量对Ti-25Nb合金组织和弹性性能的影响

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