【摘 要】
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多主元合金由于具有良好的微观组织稳定性以及迟滞扩散效应,而引起大量学者关注。Ti基多主元合金由于密度较小,比强度高,耐腐蚀性良好且弹性模量接近于人体骨骼,在医疗与日常生活中具有很大的发展潜力。本文通过对钼当量、电子浓度、Bo、Ma值以及完全固溶体判据的计算,设计出三种合金,其名义成分分别为Ti-25Zr-25V、Ti-25Zr-25V-3Al、Ti-25Zr-15V-6Nb-3Mo-3Al。针对三
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多主元合金由于具有良好的微观组织稳定性以及迟滞扩散效应,而引起大量学者关注。Ti基多主元合金由于密度较小,比强度高,耐腐蚀性良好且弹性模量接近于人体骨骼,在医疗与日常生活中具有很大的发展潜力。本文通过对钼当量、电子浓度、Bo、Ma值以及完全固溶体判据的计算,设计出三种合金,其名义成分分别为Ti-25Zr-25V、Ti-25Zr-25V-3Al、Ti-25Zr-15V-6Nb-3Mo-3Al。针对三种合金的铸态、冷轧及热处理的组织及力学性能进行了系统的研究,以期为进一步深入研究开发Ti-Zr-V基多主元合金提供基础参考。实验结果表明:（1）Ti-25Zr-25V合金的拉伸屈服强度为620MPa,总延伸率可达14%。冷成型性好,冷轧压下量可达75%以上且无边裂。经过850℃/30min+500℃/12h的再结晶退火以及时效处理后,晶粒度为20～50μm,组织中有α相析出,合金经时效后屈服强度达到720MPa并且保留10.2%总延伸率。（2）Ti-25Zr-25V-3Al合金的铸态组织由单一β相组成,经800℃保温淬火后,合金发生了马氏体相变。合金铸态拉伸屈服强度为940MPa,总延伸率为11.8%。冷轧后再结晶退火析出化合物Al3Zr5,1100℃/1min再结晶后可避免该化合物生成。再结晶后的拉伸屈服强度为950MPa,总延伸率为18.8%。时效后有大量Al3Zr5析出,300℃/12h时效后合金强度为1120MPa,2%的断裂延伸率;500℃/1h时效后合金强度为970MPa,断裂延伸率为7%。Al3Zr5的析出温度在300℃～1100℃之间,随着保温时间延长,由颗粒状变为长条状析出,对合金塑性影响较大。此外,经冷轧后直接时效,合金在400℃/6h时达到时效峰值,硬度为570HV,拉伸屈服强度为1750MPa。（3）Ti-25Zr-15V-6Nb-3Mo-3Al合金铸态由单一β相组成,经800℃淬火后,合金发生了马氏体相变。合金的铸态拉伸屈服强度为740MPa,总延伸率为10.8%。经75%压下量的冷轧后在1100℃/1min再结晶退火晶粒度为20～50μm,其拉伸屈服强度为805MPa,19%的总延伸率。合金时效后仍析出第二相化合物Al3Zr5,经300℃/12h时效处理后,合金拉伸屈服强度940MPa,12.5%的总延伸率;经400℃/4h时效处理后的合金拉伸屈服强度为1130MPa,断裂延伸率为3%。比较Ti-25Zr-25V-3Al合金,该合金的Al3Zr5化合物析出能力较弱。
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