放电等离子烧结合成高强低模医用超细晶钛合金

摘要

采用机械合金化制备了不同Fe含量的(Ti69.7Nb23.7Zr4.9Ta1.7)100-xFex非晶/纳米晶合金粉末,随后采用放电等离子烧结一非晶晶化法合成了高强低模的超细晶钛基复合材料。结果表明,机械合金化过程中,Fe含量对合金的非晶形成能力影响显著,只有Fe含量增加到x=10才能形成全非晶相的非晶粉末。同时,Fe含量也明显影响合成的块体复合材料的力学性能。与其他成分相比,只有合成的(Ti69.7Nb23.7Zr4.9Ta1.7)94Fe6复合材料具有高强度和显著塑性,其压缩屈服强度为2425MPa,断裂强度为2650MPa,断裂应变为6.91％,同时,其弹性模量仅为52 GPa,接近第三代生物医用钛合金的最低值。另外,通过对比分析合成的复合材料与常用的两种生物钛合金的抗摩擦磨损性能,发现本研究合成的复合材料具有最佳的耐磨性。本研究结果提供了一种极具前途的高强低模医用钛合金的制备方法。