Ti-12Nb-12Zr-2Mo合金铸件微观组织与性能研究.pdf

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1、第36卷第1期兵器材料科学与工程Vo1．36No．1201T-年1月ORDNANCEMAIERILLSCIENCEANDENGINEERINGJan．，2013网络出版时间：2013，1．1223：36网络出版地址：http．'／／www．enki．net／kcms／detail／33．1331．TJ．20130112．2336．007．htrnlTi一12Nb一12Zr一2Mo合金铸件微观组织与性能研究彭德林，王微(哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室，黑龙江哈尔滨150001)摘要采用水冷铜坩埚真空感应熔炼炉及氧化锆陶瓷壳型，制备Ti一1

2、2Nb-一12Zr一2Mo合金人体假肢关节精密铸件，分别进行真空退火和淬火处理。利用光学显微镜XRD，TEM观察和分析微观组织，在25，0，一25，一5O℃下测试材料抗拉性能和弹性模量。结果表明：铸态和退火状态下合金的组织均为仅+B相组成，淬火状态下合金组织由D+a相组成。室温下铸态合金具有较高的抗拉强度和伸长率，淬火处理使强度增加、伸长率降低；随着试验温度的降低合金的强度升高，伸长率降低，弹性模量保持在7O73GPa。关键词Til2Nbl2Zr2Mo；假肢；微观组织；抗拉性能；铸件中图分类号TG166．5文献标识码A文章编号1004—244x(20

3、13)O1—0043—04MierostruetureandtensilepropertyofTi-12Nb一12Zr-2MocastingPENGDelin．WANGWei(NationalKeyLaboratoryforPrecisionofHeatProcessingofMetals，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)AbstractTi一12Nb-12Zr一2Mocastingwaspreparedusingwaterj'acketedcoppercrucibleinductionm

4、eltingfurnaceandinvestmentcasting．Theannealingandquenchingofthecastingwereprocessedusingavacuumfurnace．Themicrostructureofcastingwasobservedbyopticalmicroscope，XRD，TEM，andthetensilestrengthandelasticmoduluswentestedat25，0，一25and-50oC．Itisshownthatthemicrostructuresofas—castanda

5、nnealedalloyareBphaseand0【phase,．Themicrostructuresofas—quenchedalloyareBphaseand0【phase．Theas-castalloyisprovidedwithexcellenttensilestrengthandelongationatroomtemperature．Andthetensilestrengthincreasesandelongationdecreaseswithdecreasingtemperature，whiletheelasticmodulusmaint

6、ains70to73GPa．KeywordsTi·12Nb一12Zr．2Mo：articiallimb；microstructure；tensileproperty；casting自钒和铝被证实对人体具有毒性后，研究者在进Ti一47％Nb中间合金、Ti一50％Mo中间合金。按照名义行生物钛合金材料的开发时已经自觉地避免使用这类成分(质量分数／％)Ti一12Nb一12Zr一2Mo合金的比例配元素，同时致力于降低合金的弹性模量，以获得与人骨料，利用水冷铜坩埚真空感应炉熔炼合金。铸型采胳(弹性模量10—40GPa)有良好匹配的植人材料]。用氧化锆面层陶瓷型

7、壳，通过离心浇注方式(离心半Nb，Zr和Mo都是对人体无毒性元素，加入到钛合金中径为230mm，离心机转数为300r／min)制备铸件，铸可起到稳定B相及降低弹性模量的作用，在生物钛合件化学成分的质量分数为：74．42％Ti，12．67％Nb，金研制中倍受关注。目前对假肢(非植人体内)钛11．01％Zr，1．90％Mo。利用真空热处理炉对铸件分合金材料的工作缺乏微观结构的研究，特别是人类活别进行3种热处理：1)730cI=xlh退火；2)780oCxlh退动中，自然环境温度变化对安装在残障人员体外，用来火；3)830℃xlh氮气淬火。修复残缺部分辅助

8、配件的影响，对康复辅具的设计至1．2测试方法关重要。针对人体康复辅具设计了Ti一12Nb一12Zr．一2Mo