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生物医用钛合金Ti-34Nb-6Zr的组织及性能研究

作　者: 计双兴
导　师: 崔振铎
学　校: 天津大学
专　业: 材料学
关键词: Ti-34Nb-6Zr 力学性能固溶处理时效处理
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 235次
引　用: 2次
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内容摘要

纯钛及钛合金由于具有良好的抗腐蚀性和机械性能而被广泛地用于人体硬组织替代材料。然而,目前使用的医用钛合金还存在很多不足,如含有Al、V等有毒元素,弹性模量高等。开发具有良好生物相容性和更低弹性模量的外科植入用新型钛合金成为解决这一问题的有效途径。Ti-34Nb-6Zr是一种新型亚稳β钛合金,是针对以上问题而设计的。这种合金不含有任何有毒元素,并具有较低的弹性模量。本文研究了不含有毒元素的Ti-34Nb-6Zr合金的组织、力学性能、弹性模量等性能,以便为合金的实际应用提供试验依据。研究结果表明,经对试样固溶+时效处理,时效时,β相中开始析出的ω相,使得强度增加,弹性模量随时效处理的变化不大,合金的显微组织基本为β相基体+α′析出相组织,β相是造成合金低弹性模量的主要原因.制备合金的弹性模量最小可达11.4GPa,最高仅为20.6GPa。这些合金具有低弹性模量,因此有望减弱“应力屏蔽”效应,延长植入物材料的使用寿命。所以研制低弹性模量钛合金有望在骨科取得临床应用。作为一种新型医用钛合金,Ti-34Nb-6Z符合设计原则中提出的要求,具有良好的综合机械性能,生物力学相容性和形状记忆特性,具有良好的应用前景。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-21
  1.1 生物医用钛合金材料的发展及研究现状  7-18
    1.1.1 生物材料的发展及应用  7-10
    1.1.2 生物医用金属植入材料的基本要求及发展  10-13
    1.1.3 医用钛合金研究现状及存在问题  13-17
    1.1.4 医用钛合金的发展趋势  17-18
  1.2 人体骨和医用钛合金的力学性能  18-20
    1.2.1 人体骨的基本结构及其力学性能  18-19
    1.2.2 医用钛合金力学性能要求  19-20
  1.3 选题意义及主要研究内容  20-21
第二章实验材料与实验方法  21-29
  2.1 前言  21-22
  2.2 实验过程  22-24
    2.2.1 实验材料  22-23
    2.2.2 实验仪器及设备  23-24
  2.3 实验方法  24-28
    2.3.1 原材料的预处理  24
    2.3.2 合金的熔炼  24-25
    2.3.3 合金的锻造  25
    2.3.4 固溶处理  25-26
    2.3.5 时效处理  26
    2.3.6 试样制备过程  26
    2.3.7 显微组织观察  26
    2.3.8 X射线衍射分析（XRD）  26
    2.3.9 硬度测试  26-27
    2.3.10 铸态合金相变点测试  27
    2.3.11 力学性能测试  27-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章钛合金Ti-34Nb-6Zr显微组织  29-36
  3.1 引言:  29-30
  3.2 铸态组织和XRD分析  30-31
  3.3 锻造组织分析  31-33
  3.4 EDS分析  33-34
  3.5 DSC分析  34-35
  3.6 本章小结  35-36
第四章钛合金Ti-34Nb-6Zr的力学性能  36-50
  4.1 引言  36-37
  4.2 固溶处理对Ti-34Nb-6Zr合金力学性能的影响  37-40
  4.3 时效处理对Ti-34Nb-6Zr合金力学性能的影响  40-49
  4.4 本章小结:  49-50
第五章全文总结  50-51
参考文献  51-55
发表论文情况说明  55-56
致谢  56

生物医用钛合金Ti-34Nb-6Zr的组织及性能研究

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