生物医用钛合金ti34nb6zr的组织及性能研究

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1、摘要纯钛及钛合金由于具有良好的抗腐蚀性和机械性能而被广泛地用于人体硬组织替代材料。然而，目前使用的医用钛合金还存在很多不足，如含有A1、V等有毒元素，弹性模量高等。开发具有良好生物相容性和更低弹性模量的外科植入用新型钛合金成为解决这一问题的有效途径。Ti．34Nb一6Zr是一种新型亚稳B钛合金，是针对以上问题而设计的。这种合金不含有任何有毒元素，并具有较低的弹性模量。本文研究了不含有毒元素的Ti．34Nb．6Zr合金的组织、力学性能、弹性模量等性能，以便为合金的实际应用提供试验依据。研究结果表明，经对试样砧l溶+时效处理，时效时，D相中开始析出的∞

2、相，使得强度增加，弹性模量随时效处理的变化不大，合金的显微组织基本为13相基体+仅7析出相组织，B相是造成合金低弹性模量的主要原因．制备合金的弹性模量最小可达11．4GPa，最高仅为20．6GPa。这些合金具有低弹性模量，因此有望减弱“应力屏蔽”效应，延长植入物材料的使用寿命。所以研制低弹性模量钛合金有望在骨科取得临床应用。作为一种新型医用钛合金，Ti．34Nb．6Z符合设计原则中提出的要求，具有良好的综合机械性能，生物力学相容性和形状记忆特性，具有良好的应用前景。关键词：Ti．34Nb．6Zr；力学性能；固溶处理；时效处理ABSTRACTPure

3、titaniumanditsalloyshavebeenmainlyusedashardtissuereplacingmaterialsduetOtheirexcellentcorrosionresistanceandstrengthunderhighacidiccorrosionenvironment．However,toxicityofalloyingelementssuchasAIandVandhighmoduliofelasticityofthesealloyscomparedtohumanbonehasbeenpointedout．Sod

4、evelopingnovelTialloyswithmuchbetterbiocompatibilityandmuchIowerelasticmodulusfororthopedicimplantisconsideredasthemostefficientwaytoreducethestressshielding．Anewtitaniumalloy,Ti-34Nb一6Zr,composedofnon．toxicalloyingelementswithlowermoduliofelasticityaredesignedforbiomedicalapp

5、lication．mechanicalproperties，Young’Smodulus，microstructureofTi．34Nb一6Zroflion．toxicalloyingelementswereinvestigatedinthisstudy．Experimentalresultsindicatedthat(^)一phasewasfoundin13-phaseatagingtreatment．aftersolitiontreatmentandagingtreatmentforpartandstrengthisalsoincreasing

6、．Elasticmodulusisalmostunchangeable．MicrostructureofalloysisbasicallylB-phaseanda—phase，whichisbecomemainreasonoflowermoduliofelasticity．andtheelasticmodulusofthenewalloyscouldhaveaminimumvalueof11．4GPaanditsmaximumvaluedidn’texceed20．6GPa．Itisexpectedthatthesenovellowelasticm

7、odulusTi-Nb·Zralloys．candecreasethestressshieldingandprolongtheimplantservicelife．ClinicorthopedicapplicationsoftheselowmodulusTialloysareveryhopeful．Asanewtitaniumalloy,Ti··34Nb··6Zralloyisinaccordingwiththerequirementsofthealloydesigningprinciple，possessesexcellentcomprehens

8、ivemechanicalproperties，biomechanicalcompatibility,shapememor