醫(yī)用Ti-Nb-Zr-Sn系鈦合金及Ti-Zr-Sn三元相圖研究.pdf

1、醫(yī)用鈦合金具有比強度高、較低的彈性模量、良好的生物相容性及強的耐腐蝕性等優(yōu)良特點。所以生物醫(yī)用鈦合金已成為外科植入件優(yōu)選的替代材料,近幾十年來B型醫(yī)用鈦合金成為了研究的熱點。本課題研究了Nb和Fe對合金顯微組織和力學(xué)性能的影響,隨后選擇了Ti-24Nb-6Zr-7.5Sn-2Fe和Ti-30Nb-6Zr-7.5Sn-1Fe兩合金對它們進行了熱處理,討論了α//相的分解情況以及對顯微組織和力學(xué)性能的影響。另外,研究了Ti-Zr-Sn三元系

2、的相關(guān)系。本研究得出以下結(jié)論。
　　 1.作為鑄態(tài)合金,它們主要含有兩種不同的顯微組織:β+α和β+α+α//。參考鈦合金從β相區(qū)淬火后,鈦合金中相組成與β穩(wěn)定元素含量之間的關(guān)系,合金中各組成相的體積隨Nb和Fe含量的變化情況與理論分析是一致的。合金中顯微組織的不同導(dǎo)致合金具有不同的力學(xué)性能。在所研究的合金中Ti-24Nb-6Zr-7.5Sn-2Fe有最高的強度與模量的比值,也就是它有較高的強度和較低的模量,所以它比本研究中的其

3、它合金更適合用于替代硬組織。而且,Nb的含量只有24wt.％,如果它被應(yīng)用于生產(chǎn)實際中有可能降低生產(chǎn)成本。
　　 2.兩個合金中α//相的具體分解過程對β穩(wěn)定元素和時效溫度與時間是很敏感的。在523K和1023K時效后,馬氏體α//相迅速分解,沒有形成彌散的β+α合金,同時,顯微組織也沒有很大的變化。在773K和883k時效中,兩個合金中α//相的分解方式不同,所以顯微組織也不同,Ti-24Nb-6Zr-7.5Sn-2Fe合金在

4、773K時效中,馬氏體α//相的分解方式按以上的(2)分解。在此溫度下時效60min,產(chǎn)生了精細的顯微組織。Ti-30Nb-6Zr-7.5Sn-1Fe合金在883K時效30min中按上式(4)分解,并且產(chǎn)生了ω相。經(jīng)時效后,兩合金的彈性模量和力學(xué)性能隨時效溫度和時效時間的變化而變化。
　　 3.用X射線粉末衍射等方法測定了Ti-Zr-Sn三元在473K溫度下的等溫截面圖,Ti2Sn3這個相在此溫度下肯定存在,Zr5Sn4這個相在