生物醫(yī)用Ti-Ta基合金的形狀記憶效應(yīng)和力學(xué)性能的研究.pdf

1、Ni-Ti合金以其良好的形狀記憶效應(yīng)(SME)和超彈性(SE)等特性，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。然而，Ni-Ti合金存在潛在的Ni離子毒性問題。因此，發(fā)展新型生物醫(yī)用無鎳鈦基記憶合金成為當(dāng)前的一個研究熱點。本文系統(tǒng)地研究了Ti-Ta合金的微觀組織結(jié)構(gòu)、相變、形狀記憶效應(yīng)和力學(xué)性能，以及Si/Zr第三組元對Ti-55Ta-xSi/Zr組織和性能的影響規(guī)律。 研究表明：Ta含量對Ti-(40-65)Ta(wt.％)合金的組織和形狀記憶

2、效應(yīng)影響明顯。Ti-55Ta固溶態(tài)組織為α"相和很少量的β相，表現(xiàn)最好的記憶效應(yīng)。熱處理對Ti-55Ta的記憶效應(yīng)影響明顯。彎曲實驗測得，Ti-55Ta經(jīng)723K時效10min后具有最大的形狀回復(fù)應(yīng)變3.32％。 微量Si元素的添加對Ti-55Ta-(0-0.3)Si(wt.％)合金的相結(jié)構(gòu)影響不明顯。當(dāng)Si含量達到0.2wt.％時有(Ti，Ta)3Si相析出。隨Si含量的增加，Ti-55Ta-xSi合金的塑性下降而強度增加；楊

3、氏模量先降低后提高；形狀記憶效應(yīng)先提高后降低，當(dāng)卸載應(yīng)變?yōu)?.2％時，Ti-55Ta-0.1Si的形狀回復(fù)率達到77％，與Ti-55Ta的52％回復(fù)率相比有較大的提高。 Zr含量對Ti-55Ta-xZr(wt.％)合金組織有較大的影響，馬氏體相變溫度隨Zr含量增加而降低。當(dāng)Zr≤3％時，合金主要為α"相，具有形狀記憶效應(yīng)；Ti-55Ta-9Zr主要為亞穩(wěn)β相，具有良好的超彈性；Ti-55Ta-12Zr為單一β相，其最大的線性回

4、復(fù)應(yīng)變達到1.6％。隨Zr含量增加，Ti-55Ta-xZr的斷裂延伸率下降；強度增加，而Ti-55Ta-9Zr出現(xiàn)反常下降到最低值551MPa；楊氏模量先降低后升高，其中Ti-55Ta-9Zr具有最低的彈性模量(28GPa)。 Ti-55Ta-9Zr合金經(jīng)723K時效10～30min后，其超彈性和力學(xué)性能得到有效的提高。其時效態(tài)的超彈性應(yīng)變達到2.24％，楊氏模量低于40GPa，抗拉強度達到甚至超過1000MPa，強度模量比達