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低温时效对生物相容β钛合金TiNbSn超弹性行为的影响

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更新时间:2024-11-30 16:09:36



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低温时效对生物相容β钛合金TiNbSn超弹性行为的影响 国外工艺技术集锦
吸收。所制NCMF的微波吸收性能极好,最大微波损失系数接近于-40dB,损失系数在-10dB以上的频率范围大于7GHz,是理想的微波吸收材料。由于每一层膜可吸收不同频带的微波能,NCMF以分层组装达到微波分层吸收的目的。加之钡铁氧体与TiO,的复合也有利于微波的吸收,钡铁氧体是磁性材料,而TiO是非磁性材料,二者复合在一起就
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改变了材料的电磁性能。众所周知,几乎所有铁氧体都没有介电损失,与TiO复合以后就可改善替代式锁铁氧体的介电损失。在多层膜中由于TiO,颗粒的包围,大多数晶粒尺寸均为纳米级。另外,TiO 颗粒的阻断使铁氧体的晶粒具有单结构而不会长大成多畴结构,因此也提高了微波吸收性能。
廖际常摘译自《JMaterSci)
低温时效对生物相容B钛合金TiNbSn
超弹性行为的影响
近期,一些文献陆续报道了无镍β钛合金的形状记忆效应和超弹性行为的研究结果,这些合金系如 Ti-Mo-Al,Ti-NbSn,Ti-Mo-Ga,Ti-Nb-Al, Ti-Nb及Ti-Nb-Zr-Sn。人们希望用其替代TiNi形状记忆合金,以消除TiNi合金作植人件对人体产生的过敏或致癌影响。在上述这些合金中,TiNbSnβ 钛合金以其良好的生物相容性和冷加工性能备受人们的青睐。但与TiNi合金类似,TiNbSn合金的马氏体转变温度非常数感。因此,作为生物医用合金,要精确控制其转变温度,研究其超弹性行为,建立合金成分和热处理制度与在人体温度下超弹性的关系是十分必要的。
研究所用合金为Ti-16Nb-xSn(x=4.0,4.7, 4.8,4.9,原子百分数),在氩气氛下将纯度均为 99.999%(质量分数)的钛、锯、锡熔炼成80多左右的钮扣锭。铸锭中0的质量分数为0.01%~0.03%, C,N的质量分数均不超过0.01%。将铸锭在 1423K温度下均匀化24h后,然后冷轧成不同厚度的板材,最终切割成相应的试样,进行性能测试和组织观察。
与TiNi形状记忆合金一样,TiNbSn合金的马氏体转变点也敏感于合金成分,对于从923K固溶处理、冰水淬火的Ti-16Nb-xSn合金,随Sn的原子分数从4.0%提高到4.9%,其M,和A温度分别从340K和400K逐渐降到215K和265K左右,在高于A,温度25~50K时有较大的超弹性应变回复能力。考虑到Sn对转变温度的影响,作为医用
超弹性合金,在人体温度下,选择超弹性较好的 Ti-16Nb-4.8Sn合金作为主要研究对象。
研究表明,从923K萍火,Ti-16Nb-4.8Sn合金经过马氏体逆转变后,组织为再结晶的细等轴晶,晶粒尺寸平均在15μm,其结构为体心立方,组织中无@相。在外加最大应变按2%,3%,4%, 5%依次增加时,不同温度下4次重复加载、卸载后,在253~333K变形温度下,合金出现超弹性行为。变形初始阶段,由于应力感生马氏体转变的作用,其应力应变曲线偏离了弹性直线性,而马氏体逆转变(超弹性)和合金的固有弹性,使在不大的外加应变下,合金也产生了应变回复。可以看出,在 310K的人体温度下,外加3%应变后,合金可以完成回复。Ti-16Nb-4.8Sn合金感生马氏体转变的应力Oy与温度的关系遵从Clausius-Clapeyron方程,将应力与温度的关系直线延长至零应力水平,可以得出M,温度为244K,与用差示扫描量热法(DSC)测得的238K数据相符。而变形温度升高到 353K和373K,合金超弹性行为消失,.这可能与合金在353K以上,没有应力感生马氏体转变,而是优先进行滑移变形有关。
率火Ti-16Nb-4.8Sn合金在外加应变为3.5% 时,由于马氏体逆转变,在310K下的卸载时其总弹性应变和回复应变可达3.2%,其中弹性应变约为1.5%,回复应变应为1.7%。这一值虽远低于单晶的回复测定值3.3%,但由于多晶体中存在加工织构,实际上多晶体的回复应变与单晶的一致。
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