论文部分内容阅读
Ti-Nb合金具有低弹性模量、超弹性和形状记忆性能等优点，作为生物移植材料具有极大的应用潜力。已有的研究结果表明，Ti-Nb合金的显微组织和力学性能主要取决于合金的成分，通过适当的合金化可显著改善合金的性能。本文系统研究了Zr、Mo和Si合金化元素对Ti-22Nb合金的显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响规律，并分析讨论了其影响机理，为通过合金化获得具有优良综合性能的Ti-Nb合金提供理论和实验依据，其主要研究结果如下：(1)固溶态下Ti-22Nb合金主要由针状马氏体α"和β两相组成，Ti-Nb-Zr合金和Ti-Nb-Mo合金由单一的β相组成，Zr和Mo元素的添加有效地抑制α"相的形成。少量Si元素也能够稳定β相，当Si含量为(2-4) at.%时，固溶态Ti-Nb-Si合金为单相β相，Si含量增加到6%时出现Si的析出相为金属间化合物；(2)室温拉伸实验结果表明，在800℃固溶处理后，Zr元素的添加可以提高Ti-22Nb合金的力学性能。随着Zr元素的添加，Ti-Nb-Zr合金的强度和延伸率都有所增加，Ti-22Nb-6Zr合金具有最大的抗拉强度700MPa和最大的延伸率46.5%。在固溶态Ti-Nb-Mo合金中，Ti-22Nb-2Mo合金具有最大的抗拉强度和延伸率，分别为648MPa和33%，具有最好的强韧性组合。而Ti-22Nb-4Mo和Ti-22Nb-6Mo合金在拉伸过程中没有出现加工硬化现象，表现出“橡胶金属”的特征。固溶态Ti-22Nb-2Si具有稳定的室温超弹性，当预变形量为3%时，该合金具有最大的回复应变率；(3)在浓度为0.9%的NaCl溶液中，进行电化学性能测试，结果表明Zr、Mo和Si元素的添加能提高Ti-22Nb合金的抗腐蚀性能。在动电位极化曲线测试中，随着三种元素的添加，Ti-Nb-Zr、Ti-Nb-Mo和Ti-Nb-Si合金的腐蚀电流密度逐渐降低，合金的抗腐蚀性能增强。电化学阻抗谱的测试结果表明，合金表面膜表现为单层膜，随着合金化元素的添加，三种合金的电阻值也有所增加，腐蚀抗力增强。