Zr含量对Ti-25Nb合金组织和弹性性能的影响

摘要

本文采用高真空非自耗电弧熔炼炉制备钛锆铌合金，进行热锻、正火、冷轧及退火等处理过程。通过差热分析、金相组织观察、X射线衍射、显微硬度测定、晶格参数计算以及弯曲测试等方法分析了不同Zr含量的钛铌基合金组织和结构，并对其弹性性能做出了检测与评价。 研究结果表明：该系列钛合金基体为β相，晶粒中有少量针状α相析出，在晶界处也会有球状α相偏聚。Zr元素添加对钛合金α/β相转变温度产生一定影响，随着Zr含量的增加转变温度升高。Zr元素的添加使得均匀化后合金的晶粒逐渐细化，有助于提高合金的机械性能。在均匀化态和热锻态合金中，随着Zr元素的加入，合金硬度先降低后升高，3 at％Zr时达到最低值。均匀化、热锻、正火三种状态下的合金硬度中，均匀化态最高，热锻处理后降低，正火处理后硬度变化不大。随着Zr含量的增加，点阵参数逐渐变大。均匀化合金点阵参数最大，随着热锻和正火处理，合金缺陷减少，结构更加稳定，点阵参数也逐渐减小。Zr元素含量为3 at％时，弹性回复性能较好。一般情况下，随着退火温度的升高，该系列合金的弹性回复能力越好。但Zr元素含量为3 at％时出现异常，与此成分合金的Ms点略低于室温有关。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1前言

1.2生物医用材料的研究发展概况

1.2.1生物医用材料的概念及分类

1.2.2医用金属及合金材料的现状

1.2.3生物医用钛合金的研究进展

1.3生物医用形状记忆及超弹性钛合金

1.3.1形状记忆及超弹性合金的特性

1.3.2医用形状记忆及超弹性钛合金的特点

1.3.3形状记忆及超弹性钛合金在医学上的应用

1.3.4目前存在的问题

1.4新型医用钛合金的设计理论

1.4.1合金元素的选择

1.4.2 Mo当量设计准则

1.4.3 D电子设计理论

1.5本文研究内容和目标

第二章合金的制备与研究方法

2.1实验材料和试剂

2.1.1原材料的预处理

2.1.2合金元素配比

2.1.3合金熔炼

2.1.4均匀化处理

2.1.5材料成型

2.1.6材料热处理

2.2试验设备

2.3合金制备工艺过程

2.4合金性能测试

2.4.1相变点测试

2.4.2显微组织观测

2.4.3硬度测试

2.4.4 X射线衍射分析

2.4.5力学性能测试

第三章Zr含量对合金显微组织的影响

3.1相变点测定

3.2均匀化合金分析

3.2.1均匀化合金显微组织

3.2.2均匀化合金XRD分析

3.3锻态合金分析

3.3.1锻态合金显微组织

3.3.2锻态合金XRD分析

3.4正火处理

3.4.1显微组织

3.4.2 XRD分析

3.5退火处理

3.5.1 0Zr合金退火过程中组织的变化

3.5.2 3Zr合金退火过程中组织的变化

3.5.3 6Zr合金退火过程中组织的变化

3.5.4 650℃退火温度下Zr含量对组织的影响

3.6显微硬度

3.7合金点阵参数

3.8本章小结

第四章Zr含量对钛锆铌合金弹性性能的影响

4.1弯曲测试法

4.1.1弯曲测试法原理

4.1.2弯曲测试模具

4.2不同退火温度下Zr含量对弹性性能的影响

4.3不同Zr含量下退火温度对钛合金弹性性能的影响

4.4本章小结

第五章全文总结

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致 谢