生物医用Ti-6A1-7Nb合金热变形行为及热处理工艺研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangchengwang0
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
生物医用Ti-6Al-7Nb合金以其与人体骨骼相近的弹性模量、良好的生物相容性和综合的力学性能,越来越广泛的应用于外科植入体。外科植入产品在最终使用前须进行热加工成型和热处理,而热变形工艺参数对材料的塑性变形能力和显微组织有着重要的影响。本文主要目的是优化Ti-6Al-7Nb合金规模化生产的热加工工艺和热处理工艺以便使材料具有良好的热加工性和提高其力学性能。   本文研究了变形温度在750℃~900℃,应变速率在0.001s-1~10s-1范围内的热压缩应力-应变规律,利用金相显微镜和透射电镜对热变形后的微观组织进行了观察,通过计算表观变形激活能分析了Ti-6Al-7Nb合金在热压缩过程中的变形机制。研究结果表明:流变应力在经历加工硬化阶段后均表现出流变软化现象,在较低应变速率0.001s-1~0.1s-1变形时,软化机制主要归因于α相动态再结晶,而在较高应变速率1s-1~10s-1变形时,流变软化主要是由绝热效应造成的。根据Arrhenius方程计算出在750℃~850℃下的表观变形激活能约为200kJ/mol,非常接近于α-Ti的自扩散激活能,表明在750℃~850℃的变形由α-Ti自扩散参与的动态再结晶控制。在900℃下表观变形激活能约为130kJ/mol,低于β-Ti的自扩散激活能,说明在900℃下的变形机制由β相的动态回复控制。在750℃、应变速率低于0.001s-1时可发生超塑性变形。综合考虑变形行为与组织细化因素,温度在750℃~900℃,变形速率在0.01s-1~0.1s-1范围为良性热加工区域。   Ti-6Al-7Nb合金作为承重型外科植入品耐磨性相对较差,本文通过不同的热处理工艺:普通退火、双重退火和固溶+时效处理来探索提高合金硬度的最佳方法。采用二次退火处理能使合金硬度显著提高,综合考虑退火工艺成本和对合金性能的影响,700℃/1h/AC+500℃/4h二次退火处理工艺最佳。提高固溶温度和时效温度,延长时效时间显著增大合金硬度,在950℃固溶+600℃时效6h后合金硬度最高,达到330HV。
其他文献
气浮法是一种高效、快速的分离技术,自十九世纪七十年代以来,得到了迅速的发展,已广泛应用于给水、城市污水和工业污水的处理.目前常用的气浮方法为压力溶气法(DAF)和涡凹气
随着社会的不断发展,新型施工工艺与材料引入我国建筑施工中,为建筑混凝土施工技术带来了新的生命力,使混凝土施工效率大大提高.混凝土施工技术在房屋建筑施工中得到了非常广
学位
电子信息技术的发展对器件微型化和多功能化的要求越来越高,使得同时具有几种功能的介质材料受到广泛关注。多铁性材料是指同时具有铁电、铁磁、反铁磁、铁弹等性能,并且能够
农田土壤重金属污染评价及其空间变异的研究,无疑对于判断城郊农田土壤环境质量状况,明确污染物的布局和空间变异,预测农田土壤环境质量的变化趋势以及强化相应的管理等具有
对于大跨度结构而言,支座沉降对结构受力性能的影响是不容忽视的.利用简化的平面桁架,在不均匀沉降荷载下运用SAP2000有限元结构分析软件进行了静力分析,比较连廊内部不同连
该文选择具有代表性的七里海湿地作为研究对象,运用多种资源环境经济学的方法,科学评价了七里海湿地的价值,并探索了七里海湿地的有效保护与可持续利用.全文分为三部分:第一
注射成型模具是注射成型的关键工艺设备。由于塑料注射成型工艺十分复杂,设计模具时要考虑的因素较多,因此传统的手工设计方法对模具设计人员的知识、经验和技术要求很高。作
土地是人类在进行过程中的主要生活场所,是人们对于各项生产活动不可缺少的重要条件,住房也是人们生活的必需品,这是保障人们生活的基本,随着我国经济和社会的不断发展,住房
人类的生活与生产活动的环境影响多种多样,通常可以归类为对生态效率率、人群健康、舒适度和环境资源潜在价值这四个方面中的一个或几个方面产生影响.从这外角度出发,可以运