原料粒径及热处理对SPS烧结Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金组织与性能的影响研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:qianjun0412064
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金具有良好的力学性能、耐腐蚀性以及生物相容性等优点,从而成为新一代近β型生物医用钛合金。目前,临床上应用最广泛的钛合金材料为纯Ti及Ti-6Al-4V合金,但由于其弹性模量较高以及含有生物毒性元素Al、V,限制了其应用。因此具有更加优良综合性能的Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金得到了广泛的关注。目前制备Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金一般采用真空自耗电弧熔炼,但由于Nb、Ta两种元素熔点高、密度大、塑性差、不易加工,会造成成分偏析、组织不均匀或者疏松、缩孔等缺陷,将会导致材料的力学性能和耐磨耐蚀性能达不到使用标准。放电等离子烧结技术是一种新型特种粉末烧结成形技术,具有烧结温度低、升降温速率快、烧结时间短、致密度高、制备过程洁净等诸多优点。同时还实现了对材料组织的控制与优化,在烧结过程中有效的抑制了材料晶粒的长大。采用放电等离子烧结技术可以制得致密度高、成分更加均匀的Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金,这将有利于合金材料综合性能的提高。本文采用放电等离子烧结技术制备了致密的Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金。系统研究了原料粒径、烧结工艺、热处理工艺对Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金致密度、微观结构、显微组织和力学性能的影响,通过电化学腐蚀实验考察了合金的耐腐蚀性能。主要研究结果如下:放电等离子烧结制备的Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金具有较高的致密度。在相同烧结温度下,原料粒径细小的粉末制备的合金具有更高的致密度;随烧结温度的升高,两种不同原料粒径合金致密度均先增大后趋于平稳。两种不同粒径原料制备的Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金显微组织均由大量的等轴状β-Ti相和Ti-Nb-Ta-Zr固溶体形成的混合基体及少量针状α-Ti相组成;随着烧结温度的升高,两种合金中α-Ti相均逐渐向p-Ti相转变,同时合金中Ti-Nb-Ta-Zr固溶体尺寸越来越小且含量越来越少。原料粒径的减小使得Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金中p-Ti相含量增加;合金结晶的情况也更加良好,细粉制备合金中Ti-Nb-Ta-Zr固溶体的尺寸和数量远小于粗粉制备合金。两种合金的抗压强度随着烧结温度的升高呈增大趋势;而烧结温度对合金弹性模量影响较小。原料粒径的减小,使得合金的弹性模量降低。粗粉制备合金弹性模量在51-58GPa范围内,细粉烧结合金弹性模量在40-50GPa范围内。固溶处理后,a-Ti相含量略有上升,这是由于在固溶处理过程中生成了β稳定元素固溶度更大的a"-Ti相。时效处理后,α-Ti相含量大幅度提高。固溶处理后,细粉制备Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金与其烧结态相比抗压强度略有下降。细粉制备合金经固溶处理后压缩弹性模量变化不明显,在41-51GPa之间,与使用熔炼法制备的Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金的弹性模量非常接近。时效处理后,细粉制备的Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金抗压强度和弹性模量均随着时效时间的增加呈现先升高后下降的趋势。采用三电极电化学工作体系,测量出极化曲线,计算自腐蚀电位、自腐蚀电流密度和极化电阻等电化学参数,在模拟人工体液电化学实验中,采用放电等离子烧结法制备的1200℃,保温15min的Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金耐腐蚀性能最佳。在温度为37℃的Hank’s溶液中,不同保温时间下制备的Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr合金交流阻抗都呈容抗。且随着保温时间的增加,合金的耐腐蚀性能增强。
其他文献
作为民政部第一批医养结合养老服务试点城市,烟台市探索了四种有效模式,工作有一定成效,但仍存在较多问题及制约因素,建议针对现实问题,坚持创新推动,重点解决好困扰医养结合
我国资源匮乏,环保及节能技术的研究与应用日益重视。本文主要分析工民建施工中节能技术的应用及创新措施。
宋代刑法对海南谪宦既有严格的监管制度,又有相应的恩宥制度,因此大多海南谪宦有2次渡海经历。海峡造成亲情、友情、讯息的阻隔,自然环境、风土民情的巨大差异,而且惊险的渡
<正>本人从事中队辅导员工作11年,大队辅导员工作近6年,头脑中时常萦绕着这样的一个问题:红领巾作为少先队员的标志,是不是过时了?当前,在许多学校绝大多数孩子把佩戴红领巾
本科研小组在成功研制"ATP-Ⅰ型针刺手法参数测定仪"的基础上,又通过提出新的算法、充实所分析的针刺手法物理参数种类、完善针刺手法比较和评价的方法,设计出新的针刺手法物
任务型教学是以学生为中心的一种语言教学模式。教师在教学过程中,应重视对学生的语言运用能力的培养。学生在老师的指导下,通过感知、体验、实践、参与和合作等方式,在学习
房地产市场的发展拉动了建筑业的发展,人们对建筑物的综合质量提出了更严格的要求,为了满足防水需求,我国研发出了多种类型的防水材料。本文针对防水材料的作用进行分析,介绍
泄滩滑坡的水文地质结构比较复杂,滑体、滑带及滑动影响带为多孔连续介质,透水层基岩为裂隙介质。采用等效连续介质模型模拟裂隙岩体,建立了泄滩滑坡饱和-非饱和渗流的有限元
随着社会经济和工业的快速发展,全球水污染问题变得日益严重,其中染料废水和放射性废水给人类的生活和环境带来了严重的危害。与传统废水处理技术相比,膜分离技术具有操作方
<正>在流行病学研究中,分层分析和回归分析是资料分析阶段控制混杂偏倚的重要手段。将倾向评分法与传统的分层和回归结合,则可更有效地控制混杂偏倚,同时可以克服传统方法的