Zr﹑Si對生物醫(yī)用β型Ti-12Mo合金組織和性能的影響.pdf

1、β型生物醫(yī)用鈦合金含無毒元素,具有良好的生物相容性,較低的彈性模量以及在人體環(huán)境下優(yōu)良的耐磨耐蝕性能,在未來是非常理想且具有良好發(fā)展前景的生物醫(yī)用材料。本文采用鎢極電弧熔煉爐和LZ5型離心鑄鈦機(jī)制備了Ti-12Mo-xZr(x=0,2,4,7,10wt.％)合金和Ti-12Mo-xSi(x=0,0.5,1.0,1.5,2.0wt.%)合金。對合金的顯微組織進(jìn)行了觀察和表征,分別測試了合金的顯微硬度和壓縮性能。研究了Ti-12Mo-xZr

2、合金和Ti-12Mo-xSi合金在Hank’s溶液潤滑條件下分別與TA2和TC4對磨時(shí)的摩擦磨損性能。采用三電極法研究了Ti-12Mo-xZr合金和Ti-12Mo-xSi合金分別在0.9%NaCl溶液、Ringer’s溶液和Hank’s溶液中的電化學(xué)腐蝕特性及機(jī)理。
　　研究結(jié)果表明,Ti-12Mo-xZr合金和Ti-12Mo-xSi合金的顯微組織均是由單一的等軸β相組成,且隨著Zr和Si元素含量增加合金組織得到細(xì)化。Ti-12M

3、o-xZr合金的顯微硬度值在348~384HV之間,Ti-12Mo-xSi合金的顯微硬度值在438~473HV之間,Ti-12Mo-xZr合金和Ti-12Mo-xSi合金都具有較高的顯微硬度。Ti-12Mo-xZr合金在壓縮過程中表現(xiàn)出較高的塑性,壓縮彈性模量在18.60~19.01GPa之間。Ti-12Mo-xSi合金的塑性較Ti-12Mo-xZr合金差,但其斷裂行為為韌性斷裂,壓縮彈性模量在21.62~22.25GPa之間。

4、　　從磨損量角度來看,隨著Zr元素含量增加,Ti-12Mo-xZr合金磨損前后質(zhì)量變化率減小,耐磨性增強(qiáng);隨著Si元素含量增加,Ti-12Mo-xSi合金磨損前后質(zhì)量變化率增大,耐磨性下降。從摩擦系數(shù)角度來看,Zr元素和Si元素含量對Ti-12Mo-xZr合金和Ti-12Mo-xSi合金的摩擦系數(shù)大小影響不大。Ti-12Mo-xZr合金的摩擦系數(shù)在0.13~0.36之間,Ti-12Mo-xSi合金的摩擦系數(shù)在0.17~0.4之間。與TA

5、2對磨時(shí),Ti-12Mo-xZr合金和Ti-12Mo-xSi合金的磨損機(jī)制以粘著磨損為主,伴有磨料磨損;與TC4對磨時(shí),合金的磨損機(jī)制為磨料磨損。
　　對于Ti-12Mo-xZr合金,在0.9%NaCl溶液中,Ti-12Mo-7Zr合金的自腐蝕電位最高為-0.047V;在Ringer’s溶液中,Ti-12Mo合金的自腐蝕電位最高為-0.319V;在Hank’s溶液中,Ti-12Mo-2Zr合金的自腐蝕電位最高為-0.410V。對于

6、Ti-12Mo-xSi合金,在0.9%NaCl溶液中,Ti-12Mo合金的自腐蝕電位最高為-0.206V;在Ringer’s溶液中,Ti-12Mo-1Si合金的自腐蝕電位最高為-0.304V;在Hank’s溶液中,Ti-12Mo-0.5Si合金的自腐蝕電位最高為-0.371V。Ti-12Mo-xZr合金和Ti-12Mo-xSi合金在0.9%NaCl溶液中的腐蝕傾向最小,在Hank’s溶液中的腐蝕傾向最大。Ti-12Mo-xZr合金和Ti