【摘 要】
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生物医用钛合金以其与骨骼相近似的弹性模量、良好的生物相容性和机械加工性能及在生物环境下优良的抗腐蚀性等优点,引起了国内外学者的广泛关注,并在临床上得到了越来越广泛
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生物医用钛合金以其与骨骼相近似的弹性模量、良好的生物相容性和机械加工性能及在生物环境下优良的抗腐蚀性等优点,引起了国内外学者的广泛关注,并在临床上得到了越来越广泛的应用。本文根据生物医用钛合金开发的现状和存在的问题,从合金选择、熔炼工艺出发,选择出新型生物医用Ti-Mo合金和Ti-Mo-Nb合金,并对其显微组织和力学性能进行研究。具体研究内容和结果如下:根据钛合金的分类及其特点,结合合金的选用原则,参照d电子合金理论,选定了合金化元素为Mo元素和Nb元素作为强化元素。这两种元素在强化的同时,对合金的塑性影响较小,同时具有优异的耐腐蚀性能和良好的生物相容性。结合Mo和Nb这两种元素对合金强度的影响,选用了一种Ti-Mo合金,并在二元合金的基础上加入Nb元素,制备出Ti-Mo-Nb合金。利用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等方法,系统地研究了Mo元素对Ti-Mo合金显微组织结构的影响,并对Ti-Mo合金的抗压强度、弹性模量、维氏硬度等几种常规力学性能进行了研究。考察了合金元素Mo对Ti-Mo合金力学行为的影响,并分析了Ti-Mo合金的断裂行为。结果表明,当Mo含量为10wt%时,Ti-Mo合金的等轴晶粒明显细化,抗干磨能力最好,具有优良的综合力学性能。在Ti-10Mo合金的基础上加入Nb元素,研究了Nb元素对Ti-10Mo合金的显微组织和力学性能的影响,得知Ti-10Mo-10Nb合金由β相组成,其屈服强度与Ti-10Mo合金相当,而塑性却大大改善。综合分析比较后,最终制备出一种新型生物医用钛合金。作为一种新型生物医用钛合金,Ti-10Mo-10Nb合金符合设计原则中提出的要求,具有良好的显微组织和力学性能,具有良好的应用前景。
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