Ti-Sn-Ag铸造合金微观结构及其性能.pdf

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1、轻工科技2014年1月第1期(总第182期)LGHTNDusTIKYSCENCEANDTECHNOLOGY化工与材料Ti-Sn-Ag铸造合金微观结构及其性能李沈玲，张敏，祝金明，梁建烈，欧阳义芳(1．广西大学物理科学与技术学院，广西南宁530004；2．广西民族大学理学院，广西南宁530006)【摘要】通过光学显微镜(OM)，x射线衍射分析仪(X1KD)和扫描电子显微镜(SEM)探究铸态Ti—Sn—Ag三元合金的微观晶体结构、表面形态及其相组成，及对合金中sn含量对合金显微硬度的影响，并采用增质法研究sn含量在

2、900qC高温下对合金氧化行为的影响进行研究。实验结果表明：合金在铸造过程中Ag元素基本以游离态形式存在，而sn和Ti元素可以发生化学反应形成金属间化合物；随着sn含量增加，合金中相组成随之发生变化，合金的硬度也随之增强；Ti合金在高温下容易被氧化，其形成的TiO氧化膜超过一定厚度时容易发生脱落现象，当合金中sn含量增加时，合金的氧化膜形成较慢，可以提高合金的抗氧化性能。【关键字l微观结构；硬度；氧化行为【中图分类号】TGl15．2【文献识别码】A【文章编号】2o95—3518(2o14)01_15—031前言

3、的是通过向Ti中添加sn元素和Ag元素，观察铸态Ti合金的微Ti及Ti合金具有良好的耐腐蚀性、优异的生物相容性和高观结构及sn和Ag元素的含量对合金的影响。强度、低密度等特性，在航空航天、化学工业、医药工程等众多领域得到了广泛的应用。特别是近年来的研究发现，添加其它元2实验过程素(如Sn等)合金化能够改善其综合性能n。与其它合金相比，Ti实验合金采用Ti(99．9％)，Sn(99．99％)，Ag(~99．5％)作为原合金还具有抗冲击性好和高温力学性能好等优点，。20世纪材料，配置四个不同成分的合金(TiSn。6

4、AgTiSnTAg2，40年代末期BaSe和Leventbal等首先将Ti作为生物植入材料应TiSn，oAg，TiSnoAg．)，在氩气作为保护气体的条件下，用非自用与医学领域，7O年代后Ti合金作为生物植入材料开始得到广损耗型真空电弧炉熔炼成钮扣状合金样品。将钮扣状的样品合泛的应用。金密封在抽过真空后的石英玻璃管中，进行长时间低温保温后，目前国内外广泛使用的生物体医用钛合金，大多数都是含置于冷水中淬火。Ni、Al等具毒副作用的元素，因此众学者开始致力于研究不含毒淬火后的合金样品平均分成两部分。采用SEM对其中

5、一部素且性能优良的医用钛合金。近年来，Ti．Mo．A1，Ti．Mo。Ga和分合金样品进行形貌、晶体结构及物相分析，并对其硬度进行测Ti．Nb．Sn等一系列的含Ti的生物体医用合金开始得到广泛的研试。另一部分合金样品进行氧化行为的实验，将合金样品放置究】。Wang等人发现添加适量的sn可以显著提高Ti合金的强在箱式电阻炉(控制精度士l℃)内，实验气体为空气，温度设置到度以及耐腐蚀性能，在生物Ti合金中加入sn就能够有效的克服900℃。在氧化一定时间后取出，用光电分析天平(精度为Ti合金耐磨性较差的缺点。贵金属Ag

6、是最早用于生物材料的0．1mg)称量样品质量，计算样品质量增加的百分比，拟合出氧化金属材料之一，但由于价格昂贵等原因并没有得到广泛的应时间和质量增加百分比的曲线。之后采用XRD和SEM-EDS对用。直到l9世纪末期，人们才将大量的金属材料以及贵金属材氧化膜进行形貌、成分及物相分析。料广泛用于医药生物领域。由于银具有良好的杀菌功能，且银的杀菌具备广谱抗菌、持久性好、不产生耐药性等优点，因此，3实验结果及讨论当下Ti．Ag合金是生物医用材料的重要合金之一，受到广泛的研3．1T__Sn—Ag合金的微观结构究。但是将T

7、i．Ag体系中加入第三种元素后的三元体系的相应图1所示为四种钛合金在500cC长时间保温后的SEM图的研究还不是很多，作为生物材料应用的Ti．Fe—Ag，Ti．Ni．Ag等片。合金中sn的含量少于一定值时，如AgTi，Sn(图1d)，合金三元体系的组织结构已有研究。中Ag和Ti全部以游离态形式存在，合金中少量的sn完全固溶由于Sn和Ag同时具备作为生物材料的基础，Ti合金是生物到Ag和Ti单质中，相比之下，Ag和sn在Ti中的固溶度较大，而体医用合金的主要材料之一，本文主要针对向Ti中添加sn和AgTi和sn在

8、Ag中固溶度相对要小得多，合金中sn的含量较少，全后，观察Ti合金的微观结构，并做了相关力学性能的实验研究及部固溶到]ri和Ag当中，没有金属问化合物产生。Ti．Ag，Ti．Sn其结构分析。Ti合金中添加不同含量的sn元素，导致合金基体和Ag．Sn二元相图显示在低温下彼此的固溶很小，而在本次实发生改变，从而改变合金的硬度和耐腐蚀性能。本文的研究目【第一作者】李沈玲(1988一)，女，辽