高彈高塑性TC26鈦合金板材熱軋與熱處理的組織和性能研究.pdf

1、TC26(Ti-13Nb-13Zr)鈦合金是一種綜合性能優(yōu)良的近β型生物醫(yī)用鈦合金，具有中高強度、高塑性、高韌性、高疲勞強度、低彈性模量、優(yōu)良的耐腐蝕性和生物相容性，適用于外科植入物、口腔修復與矯形及各種彈性元器件。用于人體的生物制品可埋入體內，對人體無毒、無害。合金目前己列入美國外科植入物欽合金標準(標準號 ASTMFI713)，并在國際范圍內推廣應用。
　　 本文在探索性研究的基礎上，對TC26鈦合金板材熱軋和熱處理的組織及

2、性能變化特點進行了研究，分析了在熱軋過程中合金的變形特點，進行了有限元模擬分析，討論了在固溶處理和時效處理過程中，合金的組織變化特性以及與組織變化相適應的拉伸性能和彈性模量的變化，比較全面地了解和掌握該合金的基本特性，掌握其熱加工工藝和熱處理的影響規(guī)律，同時也探討了在軋制板型控制和表面處理方面的一些工藝技術問題，為后續(xù)市場開發(fā)和擴大生產(chǎn)提供技術依托。
　　 合金在β相區(qū)進行熱軋后，合金呈現(xiàn)典型的加工態(tài)組織，縱向有明顯的軋制流線;

3、隨著加工溫度的升高，板材的強度逐漸降低。在a+β相區(qū)進行熱軋后，合金的強度升高，塑性降低。在β相區(qū)熱軋，有利于優(yōu)化合金性能，以及進一步的加工。
　　 合金板材經(jīng)從。A+β相區(qū)到β相區(qū)固溶處理后，隨著固溶溫度升高，力學性能變化并不明顯。在β區(qū)固溶處理后，晶粒明顯長大，晶粒內部出現(xiàn)片狀馬氏體。A+β
　　 相區(qū)固溶處理后空冷和水冷的顯微組織相似，均得到晶粒均勻、細小的等軸組織。
　　 為得到細小等軸β晶粒和較好的塑性

4、，推薦固溶處理制度:700℃ /0.5h(水冷或空冷)。而在800℃下保溫0.5小時、水冷，可保留過冷β相，為后續(xù)的時效強化做準備。
　　 合金在由室溫逐漸升溫的過程中有相變發(fā)生。在低溫進行時效處理，易析出硬脆的ω相，隨著時效溫度的升高，ω相逐漸增多，使合金強度明顯升高，同時塑性明顯降低，且彈性模量比固溶處理后略有提高。經(jīng)時效處理后，室溫拉伸斷口中存在解理刻面，表現(xiàn)脆性斷裂特征。在540℃-560℃進行時效處理，組織由β、α’及

5、少量α’’相組成，此時ω相己經(jīng)轉變成了板條狀α相，α相的增多則合金強度和彈性模量都相應降低。在該溫度范圍內時效處理，合金表現(xiàn)出較好的強度、塑性的匹配，還有較低的彈性模量。時效溫度高于560℃后，隨著時效溫度的進一步增加，接近于合金的再結晶溫度時，合金的強度明顯下降、塑性略有升高，而彈性模量變化不大，性能基本接近于固溶態(tài)，不能達到時效強化效果。
　　 綜上，為使TC26鈦合金達到較好的強、塑性匹配和較低的彈性模量，并且避免產(chǎn)生惡化