徐丽丽，徐勇*，许荣福，王志刚，田彬，于美杰

(1.山东建筑大学 材料科学与工程学院，山东 济南 250101；2.山东大学 材料科学与工程学院，山东 济南 250061)

钛合金具有良好的生物相容性、抗腐蚀性和力学性能等，因而在生物医学领域应用普遍[1-3]。早在20世纪70年代，原本为航空航天领域设计的Ti-6Al-4V合金就凭借其高强度和加工性能良好等优点而被应用于临床。到目前为止，纯钛和Ti-6Al-4V合金仍然是使用最多的生物医用材料[4]。然而，随着生物医学的发展，研究者们发现V元素对生物体具有毒性作用[5-6]。为了避免V元素的毒性，研究者以Nb和Fe替代V，开发出以Ti-6Al-7Nb和Ti-5Al-2.5Fe为代表的一系列医用α+β型钛合金[7]。但是此类钛合金中仍然含有Al元素，且其弹性模量是人骨的4～10倍，作为植入体时容易引起应力屏蔽，造成人骨的病变[8]。因此，人们开发出了以Ti-Mo、Ti-Nb、Ti-Ta和Ti-Zr为基体的β型钛合金，其中Ti-Nb-Zr合金以其优异的生物相容性以及良好的力学性能成为生物医学材料研究的热点。Ti-Nb-Zr合金的力学性能是由合金成分和组织所决定的，其中组织又受到生产加工过程中相变的影响。然而到目前为止，对于Ti-Nb-Zr三元系中平衡相变和非平衡相变以及其热处理过程中显微结构的变化,一直都没有很深入全面的研究。因此，通过热力学计算来指导该体系的材料设计很有必要。

本文重新评估了Ti-Nb和Ti-Zr二元系的热力学参数，根据3个二元体系外推得到了Ti-Nb-Zr三元系的热力学描述，并且基于相图计算方法(calculation of phase diagrams，CALPHAD)，使用Pandat软件计算了部分选定截面的相平衡。

1 热……

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