生物醫(yī)用近β型TLM鈦合金的管材制備與性能研究.pdf

1、隨著微創(chuàng)介入治療的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，血管支架植入術(shù)已成為治療心腦血管疾病最有效的方法之一;與此同時(shí)，具有優(yōu)異生物相容性和低彈性模量的新型β鈦合金材料逐漸成為介入醫(yī)療領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，因此，制備出一種可用于雕刻血管支架的β型鈦合金管材顯得尤為重要。除了要求良好的生物相容性，優(yōu)異的力學(xué)相容性與彈性性能也是支架在病變部位完成其功能的重要保證，這主要體現(xiàn)在足夠的徑向支撐力和優(yōu)良的軸向柔順性，二者的合理匹配使得支架能更好的適應(yīng)管腔內(nèi)的環(huán)境。
　

2、　基于d電子合金設(shè)計(jì)及Mo當(dāng)量原理開(kāi)發(fā)的近β型TLM(Ti-25Nb-3Zr-3Mo-2Sn，wt％)合金是一種新型生物醫(yī)用鈦合金。采用冷軋的方法對(duì)Φ8.0×1.0mm管坯進(jìn)行軋制，通過(guò)本文的加工工藝成功制備出了規(guī)格為Φ4.0×0.3mm的TLM鈦合金細(xì)徑薄壁管材;對(duì)加工過(guò)程中各道次的組織、相組成以及力學(xué)性能等進(jìn)行了詳細(xì)的分析。針對(duì)Φ4.0×0.3mm的冷軋態(tài)管材，在660～750℃的不同溫度對(duì)其進(jìn)行固溶處理以及在510℃對(duì)固溶后管材進(jìn)

3、行時(shí)效處理，分析了固溶及時(shí)效熱處理對(duì)管材組織、性能以及彈性性能的影響。主要得出以下結(jié)論:
　　結(jié)合冷軋與中間退火，控制變形量在較低范圍內(nèi)可以制備出Φ4.0×0.3mm的TLM鈦合金細(xì)徑薄壁管材。冷軋態(tài)組織由β等軸晶和少量應(yīng)力誘發(fā)馬氏體(SIMα")組成，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線表現(xiàn)為持續(xù)硬化，彈性范圍可達(dá)3％。退火態(tài)組織為單一β相的等軸組織，其應(yīng)力應(yīng)變曲線表現(xiàn)出明顯的“雙屈服”特征，其中，第一屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)β→SIMα"的開(kāi)始轉(zhuǎn)變點(diǎn);由于SI

4、Mα"的可逆轉(zhuǎn)變，退火態(tài)TLM管材具有優(yōu)良的超彈性性能。冷軋態(tài)與退火態(tài)管材沿軋制方向織構(gòu)類型均為{111}<110>與{223}<110>。盡管退火態(tài)組織經(jīng)冷軋后塑性大幅降低，但兩種組織均為韌性斷裂，表明TLM合金較寬的塑性調(diào)控范圍使其具有深度冷變形加工的潛力。
　　冷軋態(tài)管材在660～750℃固溶后均為等軸組織，隨著固溶溫度升高，平均晶粒尺寸增大。相變點(diǎn)以上固溶后的組織均由β相和α"相組成，相變點(diǎn)以下固溶后組織含有少量α相。綜合

5、分析表明，720℃固溶態(tài)具有較好的綜合性能，其力學(xué)性能指標(biāo)為Rp0.2:443MPa, Rm:626MPa, A50mm:27.5％,E:72.5GPa。
　　時(shí)效過(guò)程中，針狀的α相優(yōu)先在晶界析出。660℃固溶組織在后續(xù)時(shí)效時(shí)，α相析出速率更大，時(shí)效時(shí)間大于3h時(shí)，α相的析出使應(yīng)力-應(yīng)變曲線的“雙屈服”特征消失;抗拉強(qiáng)度與彈性模量隨著時(shí)效時(shí)間的增加而升高，延伸率降低。
　　回復(fù)應(yīng)變比(R)與非彈性回復(fù)應(yīng)變比(S)均隨著預(yù)變形