李凤仙，易健宏，鲍瑞，胡文



合金元素对机械合金化和放电等离子烧结Ti-Nb基合金显微组织的影响

李凤仙，易健宏，鲍瑞，胡文

(昆明理工大学材料科学与工程学院，昆明 650033)

β-Ti型结构的钛基材料在生物材料领域具有广泛的应用前景。本文采用机械合金化法和放电等离子烧结制备β-Ti型Ti-Nb基合金，研究不同Nb，Fe含量对合金显微组织及力学性能的影响。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和透射电镜(TEM)等手段分析合金的显微组织变化情况。结果表明：机械合金化过程中，粉末的平均粒度减小，当球磨时间超过60 h时粉末易发生团聚。当球磨转速为300 r/min，球料比为12:1，Ti和Nb的质量分数分别为64%和24%时，球磨100 h后制备的粉体材料中具有一定体积的非晶相。该粉末在1 000 ℃下通过放电等离子烧结(SPS)制备具有均匀细小的球状晶粒组织的Ti-Nb合金，其强度、伸长率和弹性模量分别为2180 MPa，6.7%和55 GPa。通过控制Nb，Fe的含量，可以促进β-Ti相形成，获得高强度和低杨氏模量的Ti-Nb合金。

机械球磨；放电等离子烧结；钛合金；显微组织；力学性能

以钛及钛合金为代表的医学植入材料因具有良好的抗疲劳性和生物相容性而特别适合承重部位的骨修复[1]，主要有Ti-6Al-4V，TiNi合金[2]等。添加了Nb、Zr，Ta元素的β-Ti型结构的钛基生物材料，适合作为医学植入材料[3−7]，正成为当前研究的热点。对于该类生物材料，提高其强度和降低弹性模量，使其与骨骼的弹性模量(4~30 GPa)相匹配是研究中的难点。目前，制备Ti-Nb基合金多半采用传统的自耗/非自耗真空电弧熔炼、后期变形和热处理方法加工。……