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退火温度对新型医用Ti-24Nb-4Zr-1.5Co合金组织和性能的影响*

2020-08-03马凤仓刘新宽

功能材料 2020年7期
关键词:力学性能

赵 杰,马凤仓,刘 平,刘新宽,李 伟,张 柯

(上海理工大学 材料科学与工程学院,上海200093)

0 引 言

最近,Ti-Nb基合金因为具有高强度,低杨氏模量和超弹性而受到越来越多的关注。它可以避免很多医学植入问题,例如应力屏蔽现象[1]。然而研究表明[2],二元Ti-Nb合金虽然具有良好的延展性、超弹性以及低弹性模量,但是其抗拉强度相对较低,仅有500 MPa左右。所以,通过添加β稳定元素和选择合适的热处理工艺来提高Ti-Nb合金的综合力学性能是非常有必要的。比如常见的Mo、Zr、Ta和Sn等[3]添加元素。Zr是一种中性元素,经常作为β稳定元素加入Ti-Nb合金再通过固溶强化热处理的方法来提高力学性能,例如Ti-35Nb-XZr(X=0,2,4,6,8) (%(质量分数) )合金[4]。在该研究中,冷加工后低温时效的样品合金强度明显增加,塑韧性也相对较高。此外,于振涛等[5]研究了不同的热处理工艺对TiNbZrMo四元合金力学性能的影响。表明经过固溶处理后的合金其强度和弹性模量明显降低、延展性增加。再通过时效处理又可以提高合金的强度和弹性模量,而疲劳极限和断裂韧性也明显增加。张玉碧等[6]研究的Ni-Cr-Fe合金经过固溶、回火及空冷时效处理也可以获得高强度高韧性的良好性能。

Co作为一种强β稳定元素,是制造耐热合金、硬质合金、耐腐蚀合金以及各种钴盐的重要原料,已被应用于各种工业领域和医疗行业[7]。然而,人们对Co在β型Ti-Nb基合金中的作用研究的很少。此外,已有的研究集中在热处理工艺对钛合金组织和力学性能的影响上,而对于其在耐腐蚀性能方面的研究也相对较少。……

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