新型钴基合金的耐蚀及热加工性能研究

发布时间：2017-10-18 13:48

  本文关键词：新型钴基合金的耐蚀及热加工性能研究

  更多相关文章： 钴基合金 微观组织 耐蚀性 热变形方程 热加工图

【摘要】：钴基合金由于具有良好的力学性能、耐蚀性能和生物相容性,在医用金属材料领域中得到广泛的应用,其中医用钴基合金L605是典型的代表。但是目前临床医用的钴基合金仅作为骨骼的替代品起到承受力的植入件。Cu是一种被公认的抗菌元素,有着十分悠久的历史。本实验利用Cu元素抗菌这一特点结合钴基合金材料优异的医用特性开发出具有抗菌特性的新型钴基合金。本文按照JIS T7402-3-2005标准配料,采用真空冶炼的方法制备出钴基合金L605和添加Cu元素后的钴基合金L605Cu两种材料,分别考察研究两种材料的组织结构、力学性能、耐蚀性能和热加工性能。通过扫描电镜观察、DSC分析和硬度测试研究固溶状态下两种合金材料的显微组织结构及性能,通过室温拉伸实验分析测试固溶状态下两种材料的力学拉伸性能,通过电化学腐蚀方法研究了固溶状态下两种材料的耐蚀性能,通过高温热压缩试验研究了两种合金材料的热变形行为。主要得出以下结论:(1)钴基合金L605和钴基合金L605Cu的材料锻造态经过1200℃1h固溶处理后,组织均为奥氏体结构,在晶界或晶粒内出现片状孪晶。DSC分析两种材料加热到900℃左右,均存在相转变过程。添加Cu元素的钴基合金L605Cu材料的晶粒度有所增大,硬度略有降低。(2)钴基合金L605和钴基合金L605Cu材料的屈服强度、抗拉强度、延伸率和断面收缩率均满足行业标准(JIS T7402-3-2005)。添加Cu元素的钴基合金L605Cu材料的屈服强度和抗拉强度略有降低,但是材料的延伸率和断面收缩率提高了10%以上,提高了材料的塑性、韧性和机械加工性能。(3)电化学结果表明:钴基合金L605Cu与钴基合金L605相比,极化电阻和腐蚀电位有所降低、点蚀电位略有下降但相差不大、腐蚀电流有微弱的升高,腐蚀性略有下降。但钴基合金L605Cu材料仍然保持着较好的耐腐蚀性能。(4)钴基合金L605材料的热变形激活能为549.73237kJ/mol,其热变形方程为:)/37.549732exp()]1024604.3[sinh(1036162.305427.6319-××=RT-σε;钴基合金L605材料的最佳热加工窗口为:ε=3.0,T=1050~1070℃,ε=0.1~0.22s~(-1)区域和T=1170~1230℃,ε=0.1~0.36s~(-1)区域;ε=4.0,T=1050~1160℃,ε=0.1~0.22s~(-1)区域和T=1160~1250℃,ε=0.1~0.82s~(-1)区域;ε=5.0,T=1050~1160℃,ε=0.1~0.30s~(-1)区域和T=1160~1220℃,ε=0.1~1.2s~(-1)区域和T=1220~1250℃,ε=0.45~10s~(-1)区域;ε=6.0,T=1050~1140℃,ε=0.1~0.40s~(-1)区域和T=1140~1210℃,ε=0.1~4.95s~(-1)区域和T=1210~1250℃,ε=0.67~10s~(-1)区域;ε=7.0,T=1050~1140℃,ε=0.1~0.82s~(-1)区域和T=1140~1210℃,ε=0.1~10s~(-1)区域和T=1210~1250℃,ε=0.61~10s~(-1)区域;ε=8.0,T=1050~1130℃,ε=0.1~1.82s~(-1)区域和T=1130~1250℃,ε=0.22~10s~(-1)区域。(5)钴基合金L605Cu材料的热变形激活能为674.23224kJ/mol,其热变形方程为:)/24.674232exp()]1011938.3[sinh(1003128.162805.7323-××=RT-σε;钴基合金L605Cu材料的最佳热加工窗口为:ε=1.0,T=1180~1220℃,ε=0.1~0.16s~(-1)区域;ε=2.0,T=1150~1240℃,ε=0.1~0.18s~(-1)区域;ε=3.0,T=1110~1150℃,ε=0.1~0.15s~(-1)区域和T=1150~1250℃,ε=0.1~0.18s~(-1)区域;ε=4.0,T=1080~1140℃,ε=0.1~0.16s~(-1)区域和T=1140~1250℃,ε=0.1~0.22s~(-1)区域;ε=5.0,T=1070~1140℃,ε=0.1~0.20s~(-1)区域和T=1140~1250℃,ε=0.1~0.37s~(-1)区域;ε=6.0,T=1050~1150℃,ε=0.1~0.20s~(-1)区域和T=1150~1250℃,ε=0.1~0.61s~(-1)区域;ε=7.0,T=1050~1140℃,ε=0.1~0.20s~(-1)区域和T=1140~1250℃,ε=0.1~2.23s~(-1)区域;ε=8.0,T=1050~1140℃,ε=0.1~0.20s~(-1)区域和T=1140~1230℃,ε=0.1~0.4.48s~(-1)区域和T=1230~1250℃,ε=0.36~10s~(-1)区域;ε=9.0,T=1050~1130℃,ε=0.1~0.33s~(-1)区域和T=1130~1220℃,ε=0.1~10s~(-1)区域和T=1220~1250℃,ε=0.44~10-1区域。
【关键词】：钴基合金 微观组织 耐蚀性 热变形方程 热加工图
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.16
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1. 绪论11-19
• 1.1 生物医用材料概述11-12
• 1.2 医用钴基合金12-15
• 1.2.1 医用钴基合金的种类和成份12-13
• 1.2.2 医用钴基合金的特性13-14
• 1.2.3 医用钴基合金材料的制备14-15
• 1.3 热加工图15-18
• 1.3.1 动态材料模型的原理15-16
• 1.3.2 热加工图理论计算准则16-18
• 1.4 本论文的研究思路及主要研究内容18-19
• 2. 实验方法19-26
• 2.1 试样制备与热处理19-20
• 2.1.1 金相试样制备19
• 2.1.2 固溶处理19-20
• 2.2 钴基合金基础性能测试20-21
• 2.2.1 制备金相试样及组织观察20
• 2.2.2 硬度测试20
• 2.2.3 室温拉伸性能测试20-21
• 2.2.4 差示扫描量热法分析21
• 2.3 热压缩实验设备与实验材料和方法21-24
• 2.3.1 实验设备介绍21-22
• 2.3.2 热压缩实验方法22-24
• 2.4 耐蚀性能测试24-26
• 2.4.1 实验设备介绍24
• 2.4.2 实验材料和方法24-26
• 3. 钴基合金基础性能及耐蚀性能表征26-36
• 3.1 前言26
• 3.2 钴基合金的基础性能表征26-33
• 3.2.1 金相组织观察26-29
• 3.2.2 硬度测试29
• 3.2.3 室温拉伸测试29-32
• 3.2.4 差示扫描量热分析32-33
• 3.3 钴基合金的耐蚀性能33-36
• 3.3.1 钴基合金的极化曲线34
• 3.3.2 电化学参数分析和结论34-36
• 4. 钴基合金的热变形行为36-79
• 4.1 引言36
• 4.2 钴基合金L605材料的热变形行为36-58
• 4.2.1 真应力-真应变曲线36-39
• 4.2.2 热变形方程39-43
• 4.2.3 热加工图43-53
• 4.2.4 热变形后的微观组织53-57
• 4.2.5 结论57-58
• 4.3 钴基合金L605Cu材料的热变形行为58-79
• 4.3.1 真应力-真应变曲线58-60
• 4.3.2 热变形方程60-65
• 4.3.3 热加工图65-74
• 4.3.4 热变形后的微观组织74-77
• 4.3.5 结论77-79
• 5. 结论79-80
• 参考文献80-82
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况82-83
• 致谢83-84
• 作者简介84-85

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈君;李颖;;钴基合金中钼量测定的方法探索[J];现代冶金;2012年03期

2 郑晓光 ,张文奇,郭曼玖;几种钴基合金在Na_2SO_4-K_2SO_4混合盐中高温腐蚀行为[J];北京科技大学学报;1990年02期

3 杨东明;基本参数法分析钴基合金[J];上海钢研;2000年04期

4 宋江腾;曾攀;李聪聪;赵加清;;钴基合金磨损特性的非等间距灰色预测[J];煤矿机械;2011年04期

5 韶光;抗磨、耐蚀、耐热的钴基合金[J];金属功能材料;1994年05期

6 T.Klemp,刘贵生 ,徐信金;铸造钴基合金[J];铸造;1991年01期

7 曹晓明;马瑞娜;王岩;范永哲;;钴基合金在液锌中的腐蚀磨损性能[J];天津大学学报;2008年12期

8 宁天信;钴基合金喷嘴的机加工工艺改进[J];材料开发与应用;2000年04期

9 吴雪芹;;新型耐蚀耐磨钴基合金粉末的研制[J];金山油化纤;1988年01期

10 史胜凤;林军;周炳;王小祥;;医用钴基合金的组织结构及耐腐蚀性能[J];稀有金属材料与工程;2007年01期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 王铭;张东惠;;医用介入器械钛合金导丝的开发与应用(综述)[A];天津市生物医学工程学会第30次学术年会暨生物医学工程前沿科学研讨会论文集[C];2010年

2 杨晓华;任先京;;Ce对低氧含量钴基合金粉末的制备及其性能的影响[A];2009全国粉末冶金学术会议论文集[C];2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 王建华;用于溅射靶材的钴基合金及细晶纯金属微观组织的研究[D];燕山大学;2015年

2 武学强;新型钴基合金的耐蚀及热加工性能研究[D];辽宁科技大学;2016年

3 洪亮亮;添加剂对电沉积钴基合金的结构及性能的影响研究[D];华侨大学;2007年

4 赵君威;微波消解/ICP-AES法测定钴基合金中多元素的方法研究[D];机械科学研究总院;2013年

5 郑婷;TC4钛合金表面钴基合金层的制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2010年

6 史胜凤;医用钴基合金的组织结构及耐腐蚀性能[D];浙江大学;2006年

7 谢丰豪;微波烧结制备陶瓷表面钴基合金功能涂层的研究[D];河南科技大学;2014年

，

本文编号：1055280