【摘 要】
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钛合金凭借自身优异的力学性能、生物相容性和耐腐蚀性能,被广泛应用于生物医用领域。相较于传统的钛合金Ti6Al4V、纯钛和Ti2.5Fe6Al等,Ti28Nb2Zr8Sn合金具有低弹性模量、无毒元素和良好的生物相容性等优点,从而成为新一代的特殊的生物医用钛合金。本文采用机械合金化和放电等离子烧结技术制备出Ti28Nb2Zr8Sn合金,发现合金具有较高的拉伸强度,但其塑性不佳。随后本文采用组织调控来提
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钛合金凭借自身优异的力学性能、生物相容性和耐腐蚀性能,被广泛应用于生物医用领域。相较于传统的钛合金Ti6Al4V、纯钛和Ti2.5Fe6Al等,Ti28Nb2Zr8Sn合金具有低弹性模量、无毒元素和良好的生物相容性等优点,从而成为新一代的特殊的生物医用钛合金。本文采用机械合金化和放电等离子烧结技术制备出Ti28Nb2Zr8Sn合金,发现合金具有较高的拉伸强度,但其塑性不佳。随后本文采用组织调控来提高合金的拉伸塑性,并对其耐腐蚀性进行了研究。研究结果表明:1.采用机械合金化和放电等离子烧结技术成功制备出Ti28Nb2Zr8Sn合金,并研究了球磨时间对合金组织及力学性能影响和烧结温度对合金组织及力学性能的影响。研究发现在20h球磨后以1050℃烧结合金由富C的FCC-Ti相和富Nb的BCC-Ti相组成,其压缩拉伸性能最优。2.采用短时球磨和长时球磨粉末混合的方式后烧结成功制备出具有双晶粒尺度的Ti28Nb2Zr8Sn合金,并研究了不同粗细粉比例下合金组织和力学性能的变化规律。研究发现随着长时球磨粉末的含量增多,合金中的FCC-Ti相变多,合金的压缩强度增加,塑性下降,拉伸强度先增加后减小。当短时球磨和长时球磨粉末比例为3:1时,其拉伸性能高达875MPa,应变6.91%。3.采用低温球磨和放电等离子烧结的方式成功制备出单相BCC-Ti结构的Ti28Nb2Zr8Sn合金,并研究了不同温度下合金力学性能的变化。研究发现,随着温度的上升合金晶粒逐渐变大,拉伸塑性得到明显提升,强度略微下降。在1350℃下合金的拉伸压缩力学性能俱佳,其拉伸伸强度为793MPa、应变为18%。4.采用电化学腐蚀方法对双晶粒尺度结构Ti28Nb2Zr8Sn合金（BI-TNZS）、低温球磨制备的Ti28Nb2Zr8Sn合金（CM-TNZS）、常温球磨制备的Ti28Nb2Zr8Sn合金（CBM-TNZS）耐腐蚀性进行研究。研究结果表明:CBM-TNZS合金在Ringer’s模拟体液中拥有较高的自腐蚀电位（-0.5V）,较低的自腐蚀电流密度（507n A/cm~2）,较高的容抗弧半径,耐腐蚀性能优异。综上所述,通过研究Ti28Nb2Zr8Sn合金的组织和力学性能的构效关系,制定并优化了最佳的合金制备工艺,并通过不同晶粒,不同相组成调控其力学性能,为新型β钛合金的制备、组织调控提供了有益的参考和借鉴。
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