【摘 要】
：
由无细胞毒性元素组成的亚稳β型钛合金凭借其出色的生物相容性、良好的超弹性和形状记忆效应以及低弹性模量等特性,已经成为生物医用金属材料领域的研究热点。通过调控合金中的β稳定元素含量,亚稳β型钛合金从高温β相区水冷淬火后既可获得单一的α″马氏体,也可获得单一的β母相,前者可获得良好的形状记忆效应,后者则可望具备优良的超弹性。当β稳定元素含量介于这两者之间时,亚稳β型钛合金经高温淬火后则会呈现一种（β+
【基金项目】
：
国家自然科学基金面上项目（基金号:51771082）；
论文部分内容阅读
由无细胞毒性元素组成的亚稳β型钛合金凭借其出色的生物相容性、良好的超弹性和形状记忆效应以及低弹性模量等特性,已经成为生物医用金属材料领域的研究热点。通过调控合金中的β稳定元素含量,亚稳β型钛合金从高温β相区水冷淬火后既可获得单一的α″马氏体,也可获得单一的β母相,前者可获得良好的形状记忆效应,后者则可望具备优良的超弹性。当β稳定元素含量介于这两者之间时,亚稳β型钛合金经高温淬火后则会呈现一种（β+α″）的双相组织。一般来讲,这种双相组织的钛合金既不能表现出良好的形状记忆效应也不具备出色的超弹性,但具备实现低模量和大线弹性变形的潜力。本文利用X射线衍射（XRD）、光学显微镜（OM）、电子背散射衍射（EBSD）、力学性能测试（Tensile test）和原位同步辐射高能X射线衍射（SXRD）等测试方法研究了具备（β+α″）双相结构Ti-41Nb合金的微观组织与力学行为,论文的主要研究结果如下:Ti-41Nb合金经800℃固溶10min水淬后相结构以β相为主,并伴有少量的α″马氏体,整体上呈现β+α″双相结构。EBSD结果表明,Ti-41Nb合金经固溶处理后形成了大量的{001}<110>再结晶织构。固溶态Ti-41Nb合金在单次拉伸过程中呈典型的“双屈服”变形。拉伸测试和原位SXRD表征的综合研究结果表明,固溶态Ti-41Nb合金在0.0-4.0%应变范围内除发生弹性变形外,还发生了β→α″的应力诱发马氏体相变。其中,应力诱发马氏体相变在0.0-3.3%应变范围内较剧烈,在3.3-4.0%应变范围内相对轻微。在随后的卸载过程中,固溶态Ti-41Nb合金发生了弹性回复,同时伴随着轻微的α″→β逆马氏体相变。卸载完成后,应力-应变曲线上仍有2.9%的残余应变,这主要归因于合金中仍有大量的α″马氏体未能可逆转变回β母相。固溶态Ti-41Nb合金循环拉伸-卸载的结果表明,随着循环次数的增加,固溶态Ti-41Nb合金逐渐呈“近线弹性”变形,这可能归因于残余应力对应力诱发马氏体相变的辅助作用。早期的研究表明,冷变形处理能显著影响β钛合金的微观组织与力学行为,因此我们对固溶态Ti-41Nb合金分别进行了冷轧和冷拔处理。与固溶态Ti-41Nb合金相比,冷轧态Ti-41Nb合金中β母相的体积分数发生了明显的降低,这主要归因于合金在冷轧过程中发生了应力诱发马氏体相变。合金的微观组织观察表明,冷轧态合金中形成了大量的剪切带,并且合金中内部含有高密度的位错。在单次拉伸变形过程中,冷轧态Ti-41Nb合金呈现“非线弹性”变形,这主要归因于大量位错晶界对应力诱发马氏体相变的抑制作用。冷轧态Ti-41Nb合金的循环拉伸卸载结果表明,随着循环次数的增加,合金逐渐呈“近线弹性”变形。与冷轧态合金相比,冷拔态Ti-41Nb合金中的β母相体积分数发生了进一步降低。金相组织图片表明,冷拔态Ti-41Nb合金在纵向截面上形成了细长的纤维状结构,横向截面上的晶粒则呈卷曲状。冷拔态Ti-41Nb合金循环拉伸卸载的结果表明,随着循环次数的增加,合金逐渐呈“近线弹性”变形,这可能归因于弹性变形和发生在较宽应力范围内轻微应力诱发马氏体相变的共同作用。
其他文献
当前我国新能源汽车需求量巨大,以电动车为例,各地充电桩或相关设备数目已达168万个,由于电动汽车整车噪声中减速箱噪声占比较大且齿轮噪声占了绝大部分,因此如何实现齿轮减振降噪目标,从而提升电动汽车NVH性能受到了广泛关注。本文以某电动汽车减速箱斜齿轮副为例,旨在利用齿轮修形技术改善其振动噪声特性并增加使用寿命。为此开展了一系列系统性的研究,详细阐述了齿轮最优修形方案的确定流程,并探究归纳了齿轮参数对
碳纤维增强树脂基复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastics,简称CFRP）是一种先进的复合材料,因其比强度、比模量高,广泛应用于航空航天、汽车制造以及体育用品等领域。但目前为止,CFRP加工仍以传统接触式机械加工为主,极易产生分层、裂纹、机械热损伤等各类加工缺陷,还会造成刀具磨损等问题。激光加工方法具有非接触、无刀具损耗等特点,为克服CFRP机械加工问题提供了独特优
医疗器械正在向数字化、智能化转型升级,“医疗+人工智能”成为了当今及未来医疗界的研究热点。在临床输液中,为提高患者的舒适度和安全性,需对输液装置进行智能化设计,以满足不同流量与管径下输液管内液体的加温、输液速度的精确控制以及输液管内气泡的有效检测等需求,而目前的输血输液加温系统,无法全部满足这些功能的需求,且传统的方法不能很好地实现输液加温监控系统的智能化。本文结合输液加温智能监控系统的国内外发展
单向器齿轮作为汽车自启停系统的重要零部件之一,其齿轮齿形质量直接影响到自启停系统的使用舒适性。目前,冷挤压成形方法因其高效、低耗、环保等优势广泛用于齿轮成形领域,但齿轮冷挤压成形存在齿形区金属填充不足、齿端成形塌脚过长、磷皂化润滑方式严重污染环境、摩擦模型对齿轮成形仿真结果影响较大等问题。为了解决上述问题,本课题基于数值模拟提出微织构控流冷挤压成形方法,开展齿轮成形模拟中摩擦模型研究和齿轮成形试验
在国家新能源汽车政策的引导和支持下,新能源汽车产业规模迅速壮大。纯电动汽车以电机代替传统发动机,车内声压级有了大幅降低,但消费者对于车内噪声的抱怨并未减少,这就对电动汽车NVH性能开发提出了更高的要求。对于电动汽车噪声的评价指标不能仅仅考虑声压级,还需要考虑能够反映乘客主观感受的声品质特性。本文旨在以声品质作为驱动电机噪声优化目标,通过建立声品质预测模型和电磁噪声多物理场仿真模型,研究电机结构参数
绿篱是果园的屏障,起到间隔、防护作用,充分利用自然资源,维护生态环境,美观又环保。但是,绿篱修剪工作十分繁重,目前普遍使用手持式绿篱机进行修剪,其噪声大、环境污染严重、工作效率低。因此,研制出高效的自动修剪机械手成为当下热点。本文以自动化绿篱修剪机械手为研究对象,从结构方案设计、运动学分析和轨迹跟踪控制方面展开研究,为智能绿篱修剪机械手的研发提供理论基础。论文的具体研究工作如下:（1）根据绿篱修剪
为深入了解液滴的几何特征和动力学特性,本文采用实验的方法,以液滴形成过程的研究为基础,通过对液滴的形态、尺寸、运动轨迹的测量,对液滴的生长、拉伸和分离的动态过程进行深入探究,探讨了周期性滴状模式、混乱状态和射流等三种模式,以及电场对滴状向射流转变的影响。在研究过程中,液体通过注射泵以一定的流量从垂直毛细管的管口喷出。通过搭建可视化实验平台,对液滴的形成过程及动力学特性进行观测、记录与分析。具体工作
硫化氢（H2S）是主要的气体污染物之一,广泛的存在于天然气、石油裂解气、焦炉煤气和沼气中。H2S具有强烈的毒性和腐蚀性,在一定浓度下,会危害人类身体健康,腐蚀金属管道、设备。在空气中,H2S容易被氧化为SO2,导致酸雨的形成。因此,去除工业气体中的H2S是十分必要的。目前,活性炭吸附法因其操作工艺方便、优良的孔隙结构,良好的再生性能,是最有潜力的脱硫方法之一。但由于原料的限制,其应用成本较高,限制
工业余热回收利用是贯彻节能减排政策的有效手段之一,而换热器是余热回收系统中的常用设备,其中氟塑料换热器因其优异的耐腐蚀、抗结垢性能等逐渐得到广泛应用,尤其对电力、化工、制冷等领域的气态余热的深度回收有着重要应用价值。本课题结合合作企业的研发需求,以热电厂烟气余热回收领域中的翅片管氟塑料换热器的研究开发为主线,对氟塑料换热器的热阻分析,翅片管氟塑料换热器流动传热数值模拟及结构优化、热工设计计算、应用
光子晶体作为一种人工微结构材料,因其对光子路径具有很强的调控能力而成为国内外科研工作者的研究热点。近几年,研究非互易波导的传输特性一直都是光子晶体方向中具有非常大的科学应用潜力的研究内容。单向边界态是构成非互易光波导的最重要组成部分。本文在单向边界模式的基础上,研究了正方晶格磁光光子晶体中单向电磁边界模式的同向耦合和反向耦合效应及应用,进一步用类比的方式分析了在Sunflower型准周期磁光光子晶