【摘 要】
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采用冷等静压(CIP)与真空烧结(VS)相结合的方法制备医用钛基复合材料.研究了5％(体积分数,下同)、10％和15％ 3种纳米羟基磷灰石添加量下医用钛基复合材料的密度、孔隙率、硬度、抗弯强度(σbb)和压缩弹性模量(Ec),优化出具有与人体骨组织较匹配弹性模量和强度的医用钛基复合材料.结果表明,随着纳米羟基磷灰石添加量的增加,复合材料的密度和抗弯强度逐渐降低,孔隙率逐渐提高,硬度呈现先上升后下降
【机 构】
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采用冷等静压(CIP)与真空烧结(VS)相结合的方法制备医用钛基复合材料.研究了5％(体积分数,下同)、10％和15％ 3种纳米羟基磷灰石添加量下医用钛基复合材料的密度、孔隙率、硬度、抗弯强度(σbb)和压缩弹性模量(Ec),优化出具有与人体骨组织较匹配弹性模量和强度的医用钛基复合材料.结果表明,随着纳米羟基磷灰石添加量的增加,复合材料的密度和抗弯强度逐渐降低,孔隙率逐渐提高,硬度呈现先上升后下降的变化规律,1100℃真空烧结10％纳米羟基磷灰石添加量的钛基复合材料具有较好的综合力学性能,其Ec为10.4 GPa,接近人体骨的Ec值(4.9～9.5GPa),σbb为165 MPa,与人体骨的σbb值相当.
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研究了TC4钛合金规格为Φ210/Φ150 mm×300 mm的环形件的生产工艺,探索TC4钛合金环材加工工艺参数对锻环性能的影响,采用Ⅱ类锻造工艺生产的环材的各项指标达到技术条件要求.
采用10t真空自耗电弧炉、3150t水压机和2500t快锻机研制和开发了直径Φ300mmTA15钛合金棒材,并与BT20和TC4钛合金进行对比.该棒材的组织为α+β两相区加工的均匀组织,其各项力学性能符合有关技术条件的要求,且不低于BT20和TC4合金的技术标准和实物质量水平.
采用等温β锻造方式研制了BT25钛合金.结果表明,在B相转变点以上10～50 ℃进行等温模锻的盘件可以得到下述性能:室温拉伸Rm 1020～1050 MPa,A 10.5％～13％,Z 16％～18.5％.550℃高温拉伸Rm 690～710 MPa,其它包括高温持久,热稳定性,冲击韧性在内的技术指标均达到研制目标.此外,还列出了该产品的断裂韧性KIC,裂纹扩展速率da/dn和缺口冲击KCT.
多孔结构钛植入体的研发进一步降低了钛植入体的弹性模量，有效降低了植入体与骨的力学性能不匹配所产生的应力屏蔽。同时，多孔的结构特征能提高植入体与人体组织生物整合。已经有很多关于钛多孔涂层和多孔材料的报道和评论。本文介绍了多孔钛制备方法的研究现状和发展趋势,简要总结了作者在多孔钛及钛合金表面活化方面的研究工作。
研究了时效处理温度和时间对Ti-24Nb-4Zr-8Sn合金力学性能和杨氏模量的影响,分析了时效组织与材料力学性能及杨氏模量之间的关系.结果表明,在350～450℃时效处理4～48 h后,合金由α+β两相组成,合金的力学性能及杨氏模量取决于析出的α相的尺寸和形貌.
利用光学显微镜、X射线衍射仪、显微硬度仪和电子万能试验机研究了同溶温度对近β型钛合金Ti-10V-2Fe-3Al显微组织及力学性能的影响规律.结果表明:该合金α+β/β的相变点温度在815℃附近,在相变温度附近进行固溶处理,原始β晶粒迅速长大.在两相区进行固溶处理,随固溶温度的升高,初生αp含量逐渐减少.在相变点温度附近进行水淬会产生斜方马氏体a″,且随着远离相变点温度,马氏体的产生趋势逐渐减弱;
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