外科植入物用TC4钛合金棒材组织细化研究
发布时间：2022-01-17 02:39
目前用于外科植入物的金属材料主要包括不锈钢、钴基合金和钛合金三大系列。其中,钛合金被广泛应用于人体硬组织的缺损、创伤和疾病等修复、矫形及替代等医疗领域。我国钛合金在外科植入物方面的应用起步较晚,国产TC4钛合金显微组织粗大且均匀性差,综合性能达不到高端医疗器械产品的要求,因此急需实现技术突破,解决长期依靠进口的弊端。本文采用国内唯一一条专用于钛及钛合金设计的热连轧生产设备轧制TC4﹑Φ14mm棒材（两火次轧制变形,火次变形量分别为78%和96%）,研究变形温度﹑轧制速度及变形量对成品棒材显微组织的影响规律,分析热处理制度对TC4﹑Φ14mm棒材组织形貌影响的规律,并测试了室温拉伸性能以及400℃的高温拉伸性能,为TC4钛合金显微组织细化方向提供实践依据。主要研究内容与结论如下:（1）采用单道次大变形量连续轧制时,工艺参数对TC4钛合金棒材的显微组织形貌有很大影响。一火轧制采用β转变温度以上加热,二火轧制在β转变温度以下加热,轧制速度设定为3m/s时,所生产的TC4﹑Φ14mm棒材显微晶粒得到大幅度细化,并且整个截面的组织形貌趋于一致,由粗大的魏氏体组织均匀破碎为晶粒尺寸仅为2μm的细晶...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
循环热处理后的亚结构组织
西安建筑科技大学硕士论文5a-原始态，b-1次，c-2次，d-5次，e-10次图1.1循环热处理后的亚结构组织a-primitivestate,b-1times,c-2times,d-5times,e-10timesFig.1.1Themicrostructureaftercyclicheattreatment谢鲲等人[29]采用循环热处理技术对Ti-48Al-8Cr钛合金片层状组织进行均匀细化研究，结果表明经过5次循环热处理，晶粒尺寸为300μm的片层状组织转变为尺寸为25μm的片层状晶团组织，见图1.2。图1.2经5次循环处理(1330℃，20s，油冷)后的组织Fig.1.2Themicrostructureafter5cyclesofheattreatment(1330℃,20s,oil-cooled)(a)(b)(c)(d)(e)(a)(b)
西安建筑科技大学硕士论文6循环热处理技术的关键在于控制热处理温度和冷却速度，材料组织转变对冷却速度敏感程度高才能实现组织细化效果。1.3.3形变热处理采用塑性变形和热传递作用来得到所期望的组织形貌和性能称为形变热处理技术[30]，也叫作机械热处理。苏祖武等[31]采用机械热处理技术，对TC11合金棒材进行了组织细化研究，其棒材边部和心部组织见图1.3，经形变热处理后获得了均匀细小的等轴初生α相，其平均晶粒尺寸可细化至1.9μm，比常规工艺加工的材料组织更细，见图1.4。a-边部，b-心部图1.3TC11合金棒材的原始组织a-edge,b-heartFig.1.3PrimarymicrostructureofTC11alloybara-边部，b-心部图1.4TC11合金棒材处理后的组织a-edge,b-heartFig.1.4MicrostructureofTC11alloybarafterheattreatment王小朝等[32]对TC4棒材组织细化展开研究，结果表明经β热处理+大塑性变形有细化晶粒作用，细化机理是由大变形率与较低的变形温度带来的。蔡建明等人[33]对SP700合金展开，采用形变热处理工艺可以显著减小SP700合金的晶粒尺寸，(a)(b)(a)(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]对“十二五”时期我国家用医疗器械产业发展的思考[J]. 谢俊祥. 中国医疗器械信息. 2012(04)
[2]外科植入物用新型医用钛合金材料设计、开发与应用现状及进展[J]. 于振涛,余森,张明华,韩建业,麻西群. 中国材料进展. 2010(12)
[3]2010年的中国钛工业[J]. 王向东,逯福生,贾翃,郝斌. 钛工业进展. 2010(05)
[4]生物医用钛合金的微纳化加工技术及最新进展[J]. 于振涛,麻西群,余森,张明华,韩建业,刘春潮. 中国有色金属学报. 2010(S1)
[5]日本的医疗器械行业[J]. 白明. 中国医疗器械信息. 2009(05)
[6]我国生物材料科学与工程已跨入国际先进水平——记中国生物材料科技和产业现状与发展对策沙龙[J]. 叶慧. 中国医疗器械信息. 2009(05)
[7]钛合金TC4的研究开发与应用[J]. 刘莹,曲周德,王本贤. 兵器材料科学与工程. 2005(01)
[8]钛合金的应用现状及发展前景[J]. 李梁,孙健科,孟祥军. 钛工业进展. 2004(05)
[9]生物医用β型钛合金de设计与开发[J]. 于振涛,周廉,王克光. 稀有金属快报. 2004(01)
[10]制备块体纳米/超细晶材料的大塑性变形技术[J]. 赵新,高聿为,南云,荆天辅. 材料导报. 2003(12)
本文编号：3593888
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
循环热处理后的亚结构组织
西安建筑科技大学硕士论文5a-原始态，b-1次，c-2次，d-5次，e-10次图1.1循环热处理后的亚结构组织a-primitivestate,b-1times,c-2times,d-5times,e-10timesFig.1.1Themicrostructureaftercyclicheattreatment谢鲲等人[29]采用循环热处理技术对Ti-48Al-8Cr钛合金片层状组织进行均匀细化研究，结果表明经过5次循环热处理，晶粒尺寸为300μm的片层状组织转变为尺寸为25μm的片层状晶团组织，见图1.2。图1.2经5次循环处理(1330℃，20s，油冷)后的组织Fig.1.2Themicrostructureafter5cyclesofheattreatment(1330℃,20s,oil-cooled)(a)(b)(c)(d)(e)(a)(b)
西安建筑科技大学硕士论文6循环热处理技术的关键在于控制热处理温度和冷却速度，材料组织转变对冷却速度敏感程度高才能实现组织细化效果。1.3.3形变热处理采用塑性变形和热传递作用来得到所期望的组织形貌和性能称为形变热处理技术[30]，也叫作机械热处理。苏祖武等[31]采用机械热处理技术，对TC11合金棒材进行了组织细化研究，其棒材边部和心部组织见图1.3，经形变热处理后获得了均匀细小的等轴初生α相，其平均晶粒尺寸可细化至1.9μm，比常规工艺加工的材料组织更细，见图1.4。a-边部，b-心部图1.3TC11合金棒材的原始组织a-edge,b-heartFig.1.3PrimarymicrostructureofTC11alloybara-边部，b-心部图1.4TC11合金棒材处理后的组织a-edge,b-heartFig.1.4MicrostructureofTC11alloybarafterheattreatment王小朝等[32]对TC4棒材组织细化展开研究，结果表明经β热处理+大塑性变形有细化晶粒作用，细化机理是由大变形率与较低的变形温度带来的。蔡建明等人[33]对SP700合金展开，采用形变热处理工艺可以显著减小SP700合金的晶粒尺寸，(a)(b)(a)(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]对“十二五”时期我国家用医疗器械产业发展的思考[J]. 谢俊祥. 中国医疗器械信息. 2012(04)
[2]外科植入物用新型医用钛合金材料设计、开发与应用现状及进展[J]. 于振涛,余森,张明华,韩建业,麻西群. 中国材料进展. 2010(12)
[3]2010年的中国钛工业[J]. 王向东,逯福生,贾翃,郝斌. 钛工业进展. 2010(05)
[4]生物医用钛合金的微纳化加工技术及最新进展[J]. 于振涛,麻西群,余森,张明华,韩建业,刘春潮. 中国有色金属学报. 2010(S1)
[5]日本的医疗器械行业[J]. 白明. 中国医疗器械信息. 2009(05)
[6]我国生物材料科学与工程已跨入国际先进水平——记中国生物材料科技和产业现状与发展对策沙龙[J]. 叶慧. 中国医疗器械信息. 2009(05)
[7]钛合金TC4的研究开发与应用[J]. 刘莹,曲周德,王本贤. 兵器材料科学与工程. 2005(01)
[8]钛合金的应用现状及发展前景[J]. 李梁,孙健科,孟祥军. 钛工业进展. 2004(05)
[9]生物医用β型钛合金de设计与开发[J]. 于振涛,周廉,王克光. 稀有金属快报. 2004(01)
[10]制备块体纳米/超细晶材料的大塑性变形技术[J]. 赵新,高聿为,南云,荆天辅. 材料导报. 2003(12)
本文编号：3593888
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3593888.html
