热变形和热处理工艺对Ti-3Zr-xO合金的组织与性能影响研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pptcowboy
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
种植牙用的钛合金主要为α型钛合金,α型钛合金具有高的塑韧性、耐蚀性以及生物相容性,但其强度一般较低易过早失效,且其产品半径较大会压迫牙床。本文以α型低Zr的Ti-3Zr合金为基础,采用真空非自耗熔炼的方式在合金中掺入微量的氧元素(x=0、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30和0.40 wt.%),辅之以适当的热塑性变形来强化合金,通过氧含量、热变形工艺和后续热处理工艺的调控来进一步改善合金的综合理化性能;利用差示扫描量热仪(DSC)、光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射仪(EBSD)、万能试验机以及电化学工作站分别讨论了不同氧含量、热变形工艺和热处理工艺对合金的相变温度、晶体结构、微观组织、力学性能以及耐蚀性能的影响,从而找出最优性能下的氧含量、热变形工艺和热处理工艺。随着氧含量的增加,Ti-3Zr-x O合金的相变温度(T_β)逐渐上升,室温物相均为密排六方的α相;室温显微组织先由魏氏体组织转变成网篮状组织后又形成双态组织最后形成等轴状组织,魏氏组织的片层厚度和等轴组织的晶粒大小都随氧含量的升高而减小;合金的强度因受氧元素引起的固溶强化和细晶强化的综合影响而明显增加,塑性则整体上呈下降趋势;Ti-3Zr-0.25O合金中出现了很多纳米尺度的孪晶,孪晶可以储存和容纳位错从而起到很好的增韧效果,因此该成分的合金在保证高强度的同时还较好的塑性,具有最佳的综合力学性能。Ti-3Zr-0.25O合金在800℃~850℃进行塑性变形时会发生充分的动态再结晶,形成均匀细小的等轴晶粒,此时合金的强度和塑性都较高,并具有良好的耐蚀性能。随着热轧温度的上升,等轴晶粒的尺寸明显长大,在900℃时合金中开始形成片状组织,在950℃以上形成新的{10`11}织构,1000℃时显微组织全部转变为片状魏氏组织,在此温度范围内合金的力学性能随温度升高明显下降。在800℃下对Ti-3Zr-0.25O合金进行不同变形量的热轧变形,随着轧制变形量的增加,合金的显微组织由大小不一且沿着变形方向被拉长的晶粒转变为均匀细小的等轴晶粒,这主要是在较高的塑性变形量下合金发生了充分的动态再结晶导致的;受细晶强化的影响,合金的强度逐渐增加,塑性逐步增加但在90%变形量下有所降低,这主要是90%变形量下的合金二类孪晶界数量显著降低,纳米孪晶增韧机制削弱导致的;合金的耐蚀性随着变形量的增加而增加,这可能与晶粒细化导致单位晶界面积杂质浓度减少有关。热轧态的Ti-3Zr-0.25O合金在经过850℃再次退火后水冷的试样由于应力集中的释放和组织更加均匀,使得强度跟热轧态试样相当,塑性显著提高;而850℃再次退火后空冷的样品强度和塑性均有所下降;850℃退火后水冷的试样耐蚀性能高于热轧态合金,空冷样品的耐蚀性有所降低可能是由于出现针状析出相所致。通过以上的研究及讨论,初步得出了低Zr含量的Ti-3Zr合金的最佳掺氧量为0.25 wt.%,此氧含量下的合金在800℃下进行70%左右的热轧变形具有较好的综合力学性能,热轧态的合金经过850℃再次退火后水冷还可以显著提高塑性,这为该成分的合金在生物医用齿科材料上的应用提供了一定的理论基础。
其他文献
编者按 人口老龄化带来的中国式养老难题,正日益成为我们必须认真对待的重大问题。特别是我国人口老龄化与工业化、城镇化、现代化相伴随,与城乡差距、区域差距、收入差距放大
报纸
随着信息化社会的快速发展,人们生活中出现了大量的以微博为代表的“微”文化。“微”在改变人们生活的同时也为教学提供了新的思路,微课程应运而生。微课程以其表现能力强、
老姜17年累计发放贷款近两亿元,并连续17年实现结零,没有形成一笔不良。他说,要把贷款当成自己的私房钱一样来管今年61岁的姜玉昌,是吉林舒兰农商银行上营支行的信贷员,2012
期刊
合作社似乎很老套,但丹麦的农业合作社、瑞典的住房合作社、西班牙的雇员合作社等鲜活的案例,却把这一老套的把式演绎成经典的商业模式。原因在于,它们使总交易成本降到了最
日前,人社部等三部门联合印发的《关于进一步推动返乡入乡创业工作的意见》指出,要进一步推动返乡入乡创业,以创新带动创业,以创业带动就业,促进农村一二三产业融合发展,实现更充分
报纸
豫剧"忠"、"孝"、"节"三部曲已成为戏曲舞台上的精品剧目,三部作品以豫剧所特有的表现手法,表现三位主人公的的悲情人生,但三部作品所的来源和创作特点、性格特点又有各自的不同特
南昌市地处我国中部长江中游流域亚热带地区,位于鄱阳湖生态经济区和赣江新区的核心区,全境山、丘、岗、平原相间,呈现出“二分山,三分水,四分田,一分道路和庄园”的地理特点,其地形多以平原、山区、丘陵和湖滨为主。近些年来蔬菜种植面积和产量逐年扩大,2018年达到40793公顷,比2017年增长0.81%,产量129.8吨,同比增长0.38%。蔬菜生产基地有常年蔬菜种植区、设施蔬菜种植区和农业区域蔬菜种植
<正> 诗人兰波可是近来,当我最后一次"走调",我梦想着追寻那古老盛宴的钥匙,在那里,我也许胃口大开。仁慈就是这把钥匙。——这灵感证实了我的梦。"你仍将是一个恶棍……"魔
期刊
"從容"本义是"撞钟",源于《礼记.学记》的"舂容",包含"撞钟举动+撞钟后的等待"两个源义素,由此假借引申出后世的众多义项、形体和异读。