【摘 要】
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将Zr添加到Ti?Nb?Fe合金中开发生物医用低模量、高强度β钛合金.采用电弧熔炼法制备Ti?12Nb?2Fe?(2,4,6,8,10)Zr(摩尔分数,%)铸锭,随后对其进行均匀化、冷轧和固溶处理.通过光学显微镜、X射线衍射和透射电子显微镜等技术分析合金的物相和显微组织.采用拉伸试验测定力学性能.结果表明,Zr和Fe在合金中具有显著的固溶强化效果,因此,所有合金的屈服强度和抗拉强度分别高于510 MPa和730 MPa.Zr对变形机制的影响较小,孪晶出现在所有变形合金中,且对强度和塑性有益.具有亚稳 β
【机 构】
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上海理工大学 机械工程学院,上海 200093;中国科学院 新疆理化技术研究所 特殊环境功能材料与器件重点实验室,乌鲁木齐 830011;Division of Mechanical Engineer
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将Zr添加到Ti?Nb?Fe合金中开发生物医用低模量、高强度β钛合金.采用电弧熔炼法制备Ti?12Nb?2Fe?(2,4,6,8,10)Zr(摩尔分数,%)铸锭,随后对其进行均匀化、冷轧和固溶处理.通过光学显微镜、X射线衍射和透射电子显微镜等技术分析合金的物相和显微组织.采用拉伸试验测定力学性能.结果表明,Zr和Fe在合金中具有显著的固溶强化效果,因此,所有合金的屈服强度和抗拉强度分别高于510 MPa和730 MPa.Zr对变形机制的影响较小,孪晶出现在所有变形合金中,且对强度和塑性有益.具有亚稳 β 相的Ti?12Nb?2Fe?(8,10)Zr合金表现出低弹性模量、高抗拉强度和良好的塑性,是生物医学植入物的合适候选材料.“,”Zr was added to Ti?Nb?Fe alloys to develop low elastic modulus and high strength β-Ti alloys for biomedical applications. Ingots of Ti?12Nb?2Fe?(2, 4, 6, 8, 10)Zr (at.%) were prepared by arc melting and then subjected to homogenization, cold rolling, and solution treatments. The phases and microstructures of the alloys were analyzed by optical microscopy, X-ray diffraction, and transmission electron microscopy. The mechanical properties were measured by tensile tests. The results indicate that Zr and Fe cause a remarkable solid-solution strengthening effect on the alloys; thus, all the alloys show yield and ultimate tensile strengths higher than 510 MPa and 730 MPa, respectively. Zr plays a weak role in the deformation mechanism. Further, twinning occurs in all the deformed alloys and is beneficial to both strength and plasticity. Ti?12Nb?2Fe?(8, 10)Zr alloys with metastable β phases show low elastic modulus, high tensile strength, and good plasticity and are suitable candidate materials for biomedical implants.
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