无毒生物医用β型钛合金材料凝固组织和性能的研究

《无毒生物医用β型钛合金材料凝固组织和性能的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文用LZ5型离心铸钦机分别熔铸了三种不同成分的生物医用钦合金:Ti-39Nb-5.1Ta-7.lZr,Ti-35.3Nb-5.lTa-7.1Zr和Ti-6AI-4V合金。Ti-39Nb-5.lTa-7.lZr和Ti-35.3Nb-5.lTa-7.1Zr合金在石墨柑祸中凝固时主要形成枝状晶，组织比较粗大，并且出现了缩松;当通过离心力的作用浇注到石墨铸型中时，铸锭下部的凝固组织大部分为枝状晶，只有一小部分为球状的等轴晶，而铸锭上部的凝固组织基本为球状的等轴晶，而且组织比较致密，在扫描电镜下难以发现缩松等凝

2、固缺陷。这两种合金的含妮量不同，锯量的增加对枝晶细化起促进作用。经XRD研究表明这两种合金中主要含有Ti、Nb两相，Zr和Ta固溶于Ti和Nb中，形成连续固溶体。经电子探针分析可知，四种合金元素在微区内分布均匀。在晶粒内部钦的含量比较低，是“贫钦区”，在晶界处钦的含量比较高，是“富钦区”，因此钦元素存在微观偏析现象;而妮的含量在晶粒内部和晶界处波动不大，基本上是均匀的。Ti-6AI-4V合金的凝固组织为。和0相两种组织，其中片状a相的取向多，群体数目多，组织细小，0相则处于片层之间，Ti-6AI-4V合金的铸造凝固组织为网篮状的魏氏组织

3、。比较几种合金的凝固组织发现，Ti-39Nb-5.1Ta-7.IZr合金的凝固组织比Ti-35.3Nb-5.1Ta-7.IZr和Ti-6AI-4V合金的细小。分析了氧化物陶瓷型壳材料一MT-3型铸钦专用包埋料。经XRI)分析，可知其组成大致为ZrSi04,A1203和ZrO2.浇注出的棒状试样的表面和内部质量较好，只在顶部浇口处出现了孔洞。浇出的网格试样形状完整，表明Ti-39Nb-5.1Ta-7.1Zr合金的流动性能很好。研究了氧化物陶瓷型壳中不同医用钦合金的凝固组织，分析结果表明Ti-39Nb-5.1Ta-7.1Zr和Ti-35.3

4、Nb-5.1Ta-7.lZr合金的凝固组织为球状的等轴晶，Ti-39Nb-5.1Ta-7.1Zr合金界面处铸件凝固组织中出现了Ti,Nb和Zrsio;相，Zr和Ta分别固溶于Ti,Nb中，形成连续固溶体，前者组织细小，后者组织较大。Ti-6AI-4V合金在氧化物陶瓷型壳中的凝固组织为。相和p相混合体，其中片状。相的取向多，Il相分布于a相之间，且晶界比较清晰，组织中晶粒粗大。Ti-39Nb-5.1Ta-7.1Zr合金在氧化物陶瓷型壳中的凝固组织比Ti-35.3Nb-5.lTa-7.lZr和Ti-6AI-4V合金的细小。在扫描电镜下观察可

5、以发现Ti-Nb-Ta-Zr系合金凝固组织出现了缩松等凝固缺陷，并且圆柱试样的边界层的组织比内部细小。通过能谱分析，发现不同部位的合金元素含量大致相同，但是型壳元素中的硅元素哈尔滨工业大学工学硕士学位论文和铝元素在合金凝固组织中发生了扩散现象，硅的扩散层厚度小于65am,铝的扩散层厚度小于6011m.研究了医用钦合金的维氏硬度和力学性能。在石墨型中，Ti-39Nb-5.1Ta-7.1Zr合金的维氏硬度最高，可达392,Ti-35.3Nb-5.lTa-7.1Zr合金的为385,Ti-6A1-4V合金的为350。在氧化物陶瓷型壳中，Ti-3

6、9Nb-5.1Ta-7.lZr合金的维氏硬度最高，可达383,Ti-35.3Nb-5.lTa-7.lZr合金的为372,Ti-6AJ-4V合金的为341。三种合金的常温力学性能:Ti-39Nb-5.1Ta-7.lZr合金的抗拉强度为842.7MPa,延伸率为11.7%;Ti-35.3Nb-5.lTa-7.lZr合金的抗拉强度为802.3MPa，延伸率为10.8%;Ti-6A1-4V合金的抗拉强度为670MPa,延伸率为8.4%.Ti-39Nb-5.lTa-7.1Zr合金的抗压强度为2241MPa，压缩率为.9%;Ti-35.3Nb-5.

7、1Ta-7.1Zr合金的抗压强度为2116MPa，压缩率为28.5010;Ti-6A1-4V合金的抗压强度为1947MPa，压缩率为20.8%.Ti-39Nb-51Ta-7.1Zr合金的抗拉强度和抗压强度最高，延伸率和压缩率也最高。拉伸时，Ti-39Nb-5.1Ta-7.1Zr和Ti-35.3Nb-5.1Ta-7.1Zr合金的断裂方式为沿晶断裂，而Ti-6A1-4V合金的为解理断裂;压缩时，三种合金的断裂方式均为延性断裂，可以看到滑移断口，断口呈锋利的楔形或刀尖形。关键词生物医用钦合金:石墨型壳:氧化物陶瓷型壳;凝固组织;维氏硬度;力学

8、性能一一一一一一一一月竺擎翌夔进坠型Abstractinthispaper,threekindsofbiomedicaltitaniumalloys,Ti-39Nb-5.lTa-7.IZr,Ti-35.3N