Sn元素对Ti-Zr-Nb-Sn合金系组织和性能的影响

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1、中文摘要中文摘要TiZrNb系生物医用钛合金成为近年来骨替换材料研究的热点。本文通过向该合金系中加入sn元素，改善T1ZrNb系合金的显微组织从而进一步提高其力学性能。实验中将高纯度Ti(>99．9％)、zr(>99．99％)、Nb(>99．99％)及Sn(>99．99％)采用真空电弧炉熔炼成质量分数为Ti．17Zr-18Nb-xSn(x=0,1⋯234，5)的合金系，并对其进行了均匀化和固溶处理。合金系在各处理状态下，分别进行了金相组织观察，x射线衍射及硬度测试，对于固溶处理后的合金系还进行了拉伸、压缩、透射电镜观察、能谱分析

2、及环境扫描断口形貌观察。试验结果表明，此合金系为介稳B型钛合金；在快冷过程中，sn元素可以促进∥相的析出；且Sn元素在13相稳定元素Nb存在的情况下，更倾向固溶于13相，从而进一步起到稳定13相的作用。Sn元素还可以对钛合金起到固溶强化作用，同时又由于它促进软化相∥的析出，而具有软化作用，对于铸钛及固溶处理态合金的硬度值，主要受到此两种相反作用综合作用的结果，所以固溶态合金硬度变化趋势与铸态合金的变化趋势相同，但硬度偏低一些；均匀化后合金的硬度值，主要受a相形态作用的支配，且变化趋势相对较平缓，仅在个别成分点出现波动。实验合金系

3、的弹性模量普遍偏低，在20～30Gpa范围内变动，当sn含量大于3．75％时弹性模量较低，是人体骨骼较理想的替换材料，但塑性有待进一步提高。关键词：生物医用B型钛合金，Ti-Zr-Nb．Sn，显微组织，力学性能，弹性模量，断口形貌IIABSl姒CTABSTRACTTheTiZrNballoysystemforthereplacementofartificalbone,jointsandteethisrapidlybecomingmoreimportant．Inthispaper,elementtinWaSaddedintothe

4、T亿rNballoysysteminordertochangethemicrostructureandtoimprovethemechanicalproperties．ThehJ【ghpurityofTi(99．9％)、Z“99．99％)、Nb(99．99％)、Sn(99。99％1wasselcctodinthisexperimelltandthentheyweremeltedtogether鹤thesystemofTi·17Zr-18Nb·xSn(x=0,1，2，3,4，5)．Respectively,thetestofmic

5、ros怵e,X-raydiffxaction(XRD)andrnicrohardnessappliedtoalloyswhichcaSted，homogenizedandsolution仃eated．Standartensiletest、constractiontest、transmissionelectronmicroscopc(TEM)testandscanningelectronmieroscope(SEM)testoftensilefi'actureWereappliedtosolutiontreatedalloys．T

6、heresultsshowedthatthealloysystemmctastableptypetitaniumalloys．Tincallpromotetheformationof∥phaseduringrapidcoolingrate,andittendtosoluteinpphasetogetherwithpstabilizerelementNb．Theadditionoftinstrengthedthealloysbysolution,whileitalsopromotedtheprecipitationofsoften

7、edd7phase．Duetothistwooppositeeffectsofelementtin,thehardnessvailationofsolutiontreateda110yswassimilartothatofcastedalloys．ThesolutionoftinwasdominantinhomogenizedalloyssotherelativelysmoothvariationofhardnessvaluesWasobserved．Elasticmodulusofthesolution仃eatedalloys

8、ystemvariedbetween20and30GPa,andtheyworefitforartificalbone，butplasticityshouldbeenpromoted．KeyWords：Biomedicalptypetitaniumalloys；