一种新型高强度亚稳β钛合金Ti-B20

以‘临界钼当量条件下的多元强化’为原则设计了1种新型的高强度亚稳β钛合金Ti—B20，并研究了该合金热轧棒材(Ф12mm～20mm)在不同热处理条件下的拉伸性能及显微组织。同现有的一些亚稳β钛合金相比，该合金时效处理时的响应快、析出相分布均匀、硬化效应高，并且高温时效时没有发现无析出区：合金在β相变点以下固溶加时效处理有利于保持合金的塑性，在500℃～600℃的温度范围内时效时可以获得优良的强度和塑性匹配(UTS：1200MPa～1500MPa：EL：8％～18％)；而对热加工后的合金直接时效能产生更高的强化效果。     

医用高强亚稳β钛合金

传统的医用钛合金最初都是为航空应用开发的。而近来专门为骨移植应用开发了低弹性模量的亚稳β钛合金。其目标是将弹性模量降到自然骨和现有植入材料之间。通常，低模量的亚稳β钛合金在低强度的固溶状态下使用。例如Ti-35Nb-7Zr-5Ta．固溶状态下的弹性模量为55GPa。屈服强度为530NPa．延伸率为20％。通过提高氧含量及时效处理可提高Ti-35Nb-7Zr-5Ta的强度。使其成为有吸引力的医用钛合金替代品。     

生物医用钛合金的研究进展

钛合金具有较低的弹性模量、优异的耐腐蚀性能和生物相容性,是理想的生物医用材料.综述了医用钛合金的发展过程及新型医用β钛合金的研究现状,以及开发的新合金系列.目前开发的医用钛合金中,Ti-35Nb-7Zr-5Ta和Ti-29Nb-13Ta-7.1Zr合金的弹性模量为55 GPa,与致密骨的弹性模量很接近,与人体骨有较好的...     

高强亚稳β钛合金变形机制及其组织调控方法

亚稳β钛合金具有密度低、比强度高以及成形能力好等优异的综合特征,已经在对强韧性要求极高的航空航天结构件上获得应用,用以替代传统的高强度钢,实现显著的结构减重的同时大幅度提升飞行器性能.热成形技术与热处理工艺相结合是制备高强亚稳β钛合金结构件的主要手段,而制定优化工艺的前提是对合金的变形机制形成完整的认识,进而实现合金构...     

新型亚稳β钛合金Ti2448的温变形行为及本构模型

采用压缩实验研究应变速率和变形温度对新型亚稳β钛合金Ti2448温变形行为的影响。热模拟压缩实验在Gleeble-3800热模拟机上进行,变形温度为473-673 K,应变速率为0.001-10 s-1,变形程度为45%。结果表明:在高、低应变速率下合金呈现不同的变形特性。低应变速率(0.001-0.1 s-1)下,流动曲线呈现明显的应变硬化特性;在10 s-1的高应变速率下,流动应力在达到饱和后,因温升效应而下降;在673 K变形温度下流动应力因材料内部相变而具有显著的应变速率负敏感性。基于分段外推饱和模型和改进的Voce模型分别构建Ti2448合金在温变形高、低应变速率下的流动应力模型;该模型得到的预测曲线(应力—应变曲线)和实验曲线吻合较好,能够有效预测Ti2448合金在温变形过程中的流动应力,其中,改进的Voce模型能同时较好地描述饱和型和非饱和型应变硬化特性。     

亚稳β型TRIP/TWIP钛合金研究进展

综述了当前国内外学者关于具有相变诱发塑性/孪晶诱发塑性(transformation induced plasticity/twinning induced plasticity,TWIP/TRIP)效应的亚稳β型钛合金的研究进展。介绍了该类钛合金的设计方法。统计了近几年开发的TWIP/TRIP钛合金家族成员及其力学性能,归纳了合金在塑性变形过程中的变形产物及其形成机制,指出了该类钛合金在发展过程中遇到的一些问题。     

快速固结粉末冶金亚稳β钛合金的热加工性与组织性能

本研究设计了一种低成本短流程粉末冶金固结与加工技术制备了亚稳β型Ti-5553合金,主要包括快速粉末热压、单道次锻压和简单退火热处理.研究揭示了合金在加工过程中的组织演变机理、力学性能优化机理和组织性能关系.结果表明:经过在1275℃流动氩气气氛环境的快速热压,所得固结态合金相对密度高、宏微观组织均匀,无明显缺陷.经过...     

冷轧热处理对一种亚稳β型钛合金组织及性能的影响

利用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）及室温拉伸等试验方法研究了单次冷轧退火、三次冷轧退火以及后续时效工艺对自主设计的亚稳β型钛合金Ti-7.46V-5Mo-3.13Cr-1Zr-3Al的显微组织及力学性能的影响。结果表明：与单次冷轧退火相比,三次冷轧退火后合金晶粒更加细小,强度塑性均有提高,屈服强度达到815 MPa,延伸率为27%。样品经单次冷轧退火和时效处理后,析出弥散细小的次生α相,合金屈服强度达到1280 MPa并且屈服强度随时效时间的增加呈先增加后减小的趋势,总体呈现较高的强度和较低的延伸率;而经三次冷轧退火和时效后的样品屈服强度略低,但塑性显著提高,具有较好的强度和塑性匹配。综合比较实验结果,可以确定本次实验中合金经过三次800℃/20 min冷轧退火和500℃/10 h时效后能达到良好的强度和塑性匹配,其抗拉强度为1380 MPa,延伸率为10.8%。     

热-机械处理对亚稳β钛合金微观组织和力学性能的影响

采用X射线衍射、透射电镜和力学性能测试等手段,系统研究了热-机械处理对亚稳βTi-25Nb-2Mo-4Sn合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:由于合金中β稳定化元素含量不足,固溶处理后的合金中含有大量的α"马氏体,合金呈现低屈服强度。经过相同的时效处理(400℃/2 h),固溶态和冷轧态样品的相组成分别为β+ω和β+α相。冷变形引入的大量位错和晶界可有效抑制时效过程中ω相的形成,并促进α相的析出。冷轧态样品经475℃时效15 min后弹性模量为65 GPa,屈服强度和抗拉强度分别为1033和1113 MPa,实现了低模量和高强度的良好匹配。     

一种亚稳型β钛合金在高应变率下的多种变形机制

以二元Ti-16V合金为研究对象,采用霍普金森压杆装置、光学显微镜、电子背散射衍射技术以及透射电子显微镜,分别测量并分析了高应变率下Ti-16V合金的动态力学性能、微观组织演变以及塑性变形机制。得出如下结论:Ti-16V合金的流变抗力与应变硬化速率对应变率不敏感;Ti-16V合金的临界失稳应变率约为3000 s~(-1);{332}113型孪生与应力诱发ω相变为Ti-16V合金高应变率下的主导塑性变形机制;通过本研究构建的孪生Schmid因子计算模型,定量核算与模拟{332}113型孪生的Schmid因子,结合实验结果表明Schmid因子是决定晶粒是否发生孪生的重要参数。     

基于d电子合金设计方法的生物医用新型亚稳β钛合金的设计及性能研究

依据d电子合金设计方法,采用无细胞毒性的合金元素Nb和Zr,从理论上设计了一种具有较低弹性模量的生物医用新型亚稳β钛合金Ti-35Nb-10Zr,并研究了该合金铸锭的基本力学性能.结果表明:该合金的弹性模量值低于传统的用于体内植入的Ti-6Al-4V合金,有望成为一种比较有前途的新型体内植入材料.     

一种新型亚稳β钛合金热变形的本构模型(英文)

基于新型亚稳β钛合金Ti2448在温度1023～1123K、应变速率63～0.001s-1下的等温热压缩流动应力曲线特征,构建能够完整描述该合金流动应力与应变、应变速率、变形温度之间关系的本构模型。在此过程中,通过基于统一黏塑形理论改进双曲正弦函数,构建合金在高应变速率(≥1s-1)下发生动态回复(DRV)的模型;通过对标准的Avrami方程进行简化,表征了Ti2448在低应变率(1s-1)下发生的动态再结晶(DRX)软化机制。最终通过应用全局优化求解非线性方程的新方法确定模型中的相关参数。根据所建模型得到的预测曲线和实验曲线吻合得较好,能够有效预测Ti2448在热变形过程中的流动应力,为构建亚稳β钛合金热变形本构模型提供一种有效的方法。     

热处理对1种新型亚稳定β钛合金组织与性能的影响

研究了1种新型的亚稳定β钛合金(Ti-B20)在不同热处理制度下的显微组织与拉伸和冲击性能。结果表明，热处理制度的改变能显著影响该合金的显微组织和强化行为。固溶温度是影响合金时效后塑性的首要因素，而时效温度是影响强度的主要原因。时效温度降低，析出相更加细小，因此合金强度升高。而粗大的晶粒及连续的晶界容易产生应力集中，因此合金经β固溶时效后具有较低的塑性和冲击值。通过在β相变点下固溶，然后在550℃～600℃之间合适的温度下时效处理，可以获得强度，塑性和冲击韧性的良好配合。     

基于经典塑性理论的新型亚稳β钛合金热变形粘塑性统一本构模型

对含动态回复(DRV)、动态再结晶(DRX)的钛合金热变形本构模型进行了研究。其中基于经典塑性理论和内变量粘塑性统一本构理论构建模型的思想,在两者相关点的基础上,结合材料的变形特性,通过对相关表达式的具体推导,构建了相应的本构模型,模型物理意义清晰。最后将模型应用于预测新型亚稳β钛合金Ti2448的热变形流变行为。根据所建模型得到的预测曲线和实验曲线吻合较好,能够有效预测该合金在热变形过程中的流动应力。本研究所建本构模型是有效的,构建方法是合理的,能为构建亚稳β钛合金热变形本构模型提供一种有效的方法。     

医用钛合金的研究及发展现状

通过对钛合金的发展历程、医学上的应用现状以及发展前景的介绍,分析了当前三代医用钛合金的不足,并阐述了提高钛合金综合性能的方法及对未来的展望。     

生物用β型钛合金的开发

最近几年,钛合金作为替代人体硬组织用生物材料得以广泛的应用．但是,现有的钛及钛合金在力学及生物相容性方面,钛和钛合金虽比不锈钢及Ｃｏ－Ｃｒ系合金等其它金属生物材料的弹性模量低,接近人骨的弹性模量,但α型及α十β型钛合金仍比具有代表性的硬组织致密骨的弹性模量要大,在此使用弹性模量低的β型钛合金较为适宜．最近,不含有毒元素构成的β型生物用钛合金的开发较为盛行．以下就此开发动向加以概述．１生物用β型钛合金种类 目前已开发或正在研制的生物材料如下表所示．（是已作为生物材料使用的合金）表中大致可以分为台高…     

亚稳β-Ti合金中TiC的析出特征

本文研究了Ti-3.84Al-6.2Mo-10.43V-1.85Fe合金中TiC的析出行为.当合金经低于α+β→β转变温度加热淬火之后,在α/β相界面上存在TiC膜,其形貌与α-β双相合金中TiH_2界面相类似.TiC界面相提供了裂纹易扩展途径和裂纹萌生点.断口也与TiH_2界面相引起的相似.经β固溶处理后再等温时效,在有些试样的电子衍射花样中观察到了弧形衍射(2α相的特征衍射).根据合金成分和点阵常数分析,产生弧形衍射的质点可能是TiC,而非所谓的2α相.