【摘 要】
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β型钛合金由于具有更低的弹性模量、更优良的生物力学性能、生物相容性以及耐蚀性能,已成为新一代的生物医用金属材料。本文采用真空自耗电弧熔炼技术制备Ti-15Mo合金,利用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、电子背散射衍射（EB SD）、透射电镜（TEM）及高分辨透射电镜（HRTEM）等分析手段,对Ti-15Mo合金的时效析出行为以及形变时效机制进行了深入的研究与探讨;结合微观组织演变,对合金
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β型钛合金由于具有更低的弹性模量、更优良的生物力学性能、生物相容性以及耐蚀性能,已成为新一代的生物医用金属材料。本文采用真空自耗电弧熔炼技术制备Ti-15Mo合金,利用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、电子背散射衍射（EB SD）、透射电镜（TEM）及高分辨透射电镜（HRTEM）等分析手段,对Ti-15Mo合金的时效析出行为以及形变时效机制进行了深入的研究与探讨;结合微观组织演变,对合金的拉伸性能、回弹性能以及耐蚀机理进行了测试与分析。主要结论如下:（1）合金经800℃/1h固溶处理后由过冷β相以及少量无热ω相（ωath）组成。时效初期,ωath相发生团簇并长大,向等温ω相（ωiso）转变;过冷β以β→β富+β贫→β富+ω→α+β的方式进行分解,期间析出ωiso相,随时效时间延长,ωiso相不断长大并向α相转变。α相的形核和长大受溶质原子长程扩散控制。（2）α相形核优先发生在ω/β界面。ω相和β相之间存在浓度梯度差,会引起溶质原子扩散,导致ω相通过低Mo含量的成分缺口间接影响α相的析出。由于α变体的自适应调节,在450℃时效180h的试样中观察到（0001）α1,2,3和（0110）α1,2,3变体。α变体与β基体的取向关系为:<111>β//<2110>α,{110}β//{0001}α。（3）合金经800℃/1h固溶后的抗拉强度为725MPa,伸长率为44%。合金在450℃以下时效,析出ω相引起强度大幅度升高,塑性急剧下降。在550℃下时效,强度随时效时间的延长先上升后降低,弹性模量不断增加,延伸率不断降低。时效时间过长会导致晶界粗化引起应力集中,裂纹萌生。合金在550℃时效1h以内其综合力学性能最佳。（4）Ti-15Mo合金经固溶处理（ST）、冷轧（CR）、固溶时效（STA）和冷轧后时效（CRA）的杨氏模量均小于60GPa。与ST试样相比,经CR、STA和CRA处理后,合金塑性在适用范围内（>10%）,强度明显提高,这归因于孪晶、位错、形变诱导ω相和等温ω相的强化作用。Ti-15Mo合金的回弹率低于新型亚稳Ti-30Zr-3Cr-3Mo和Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金的回弹率。从杨氏模量、拉伸和回弹性能来看,Ti-15Mo合金更易于在临床应用中作为脊柱固定装置使用。（5）Ti-15Mo合金在Ringer’s模拟体液中表现出比Ti-6AI-4VELI合金更小的腐蚀倾向。时效过程中,由于ω相和α相的影响,随时效温度的升高以及时效时间的延长,合金的腐蚀倾向变大。形变时效后,应力诱发ω相变以及等温ω相的析出,阻碍了位错滑移,形成高密度位错为合金的局部腐蚀提供通道,增大腐蚀倾向。
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