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由于钛合金具备良好的综合力学性能及生物相容性,可以作为替代人体骨骼的材料。但是普通的钛合金不具备抗菌性能,植入人体后很容易导致细菌感染从而使手术失败,因此研究具备抗菌能力的新型钛合金成为了当前的研究热点。Cu元素作为抗菌元素具有抗菌性能优异、使用时间长、成本低等优点,已经被广泛采用。本文选取Ti-6Al-4V-5Cu合金和Ti-15Mo-5Cu合金作为研究对象,采用水冷铜坩埚真空感应熔炼设备(ISM)制备两种合金的铸锭,并研究了两种合金的高温变形行为及其板材组织性能。研究结果表明,Ti-6Al-4V-5Cu合金的铸态显微组织为魏氏组织,铸态Ti-15Mo-5Cu合金为单一的β等轴组织。在变形温度为800℃~900℃,应变速率为0.01s-1~1s-1时,两种合金在热变形过程中受变形参数影响较大。当变形速率一定时,变形温度升高,峰值应力变小。当变形温度一定时,变形速率越高,峰值应力越大。Ti-6Al-4V-5Cu合金的热激活能为203.551KJ/mol,而Ti-15Mo-5Cu合金的激活能值仅为143.977KJ/mol,Ti-15Mo-5Cu更容易发生动态再结晶,变形能力更强。由两种合金的变形组织可知,动态再结晶未完全发生时,当变形速率一定时,变形温度越高,晶粒越细小。当变形温度一定时,变形速率越低,则晶粒越细小。当动态再结晶完全之后,变形温度的升高以及变形速率降低均有利于晶粒的长大。Ti-6Al-4V-5Cu合金的高温变形机制为位错滑移和攀移。发生连续动态再结晶过程如下,随着动态再结晶程度的增加,α相由片层状转变为球形。Ti-15Mo-5Cu合金的高温变形机制为晶界滑移。不连续动态再结晶过程如下,由于晶体变形不均匀,产生了晶界的“弓弯”。晶粒中的位错亚晶界与晶界凸出部分直接形核,形成新的晶粒。对热变形样品进行固溶时效处理后,可以发现两种合金均产生了Ti2Cu相,而Cu元素主要分布剩余β相和Ti2Cu相中。两种合金多步热变形的实验结果表明,两道次变形时的晶粒要比三道次变形时更细小。根据多步热变形实验的结果,制定轧制工艺参数,并对轧制好的板材进行组织观察和力学性能测试。研究结果表明,与多步变形实验结果一致,两道次轧制时得到的板材性能最好。通过组织观察可以发现Ti-6Al-4V-5Cu合金由α和β两相组成,而Ti-15Mo-5Cu合金中只存在单一的β相,Cu元素主要分布在β转变组织中。通过拉伸实验结果和断口分析可以得出Ti-6Al-4V-5Cu合金的强度更高,Ti-15Mo-5Cu合金的弹性模量更低。Ti-6Al-4V-5Cu合金的拉伸断口呈现出微孔聚集型韧性断裂和解理断裂混合的特征,而Ti-15Mo-5Cu合金的断裂机制为解理断裂。