真空电弧熔炼生物医用NiTi基形状记忆合金组织与性能研究
发布时间：2021-10-05 06:05
等原子比NiTi形状记忆合金具有独特的形状记忆效应、超弹性、生物相容性及优异的力学性能,在医疗器械领域有很高的应用价值。随着社会的进步和医疗水平的提高,对等原子比NiTi形状记忆合金在高温、低温条件下的质量与性能有了更高的要求。因此,开发能够满足更广泛使用环境的NiTi基形状记忆合金是我们的当今之务。本文以开发性能优良的NiTi基形状记忆合金为研究目的,着重分析了合金的显微组织、相变行为及力学性能。论文首先设置了等原子比NiTi形状记忆合金对照组,系统研究了单一添加不同量的Cr、V、Fe元素对NiTi合金显微组织、相变行为及力学性能的影响规律,基于实验研究结果,通过复合添加Fe、V元素,重点研究了 Fe含量对合金显微组织、相变行为及力学性能的影响规律,并通过对比分析,优化设计出Ni49.25Ti49.25Fe1.0V0.5合金成分配方。得出的主要结论如下:（1）单一添加Cr、V、Fe元素时,随着元素含量的增加,NiTiCr合金中晶粒细化,固溶强化作用逐渐增强,HCP结构Cr2Ti析出相在晶界处由点状逐渐连接成线,组织中出现亚晶粒;NiTiV合金中等轴组织微量细化,V原子的固溶强化效果逐...
【文章来源】：安徽工业大学安徽省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１应力应变示意图【川??Ｆｉｇ．１．１?Ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｔｒｅｓｓ?ｓｔｒａｉｎ??
１．２．２超弹性??超弹性是ＮｉＴｉ合金的另一个基本特性，可以分为应力应变呈线性的线性超??弹性和应力应变呈非线性的非线性超弹性，其应力应变示意图如图１．３所示［２６］。??目前ＮｉＴｉ合金的应用产品中９０％是利用了超弹性，致密型ＮｉＴｉ合金的超弹性可??达?８％￣１０％左右［２７］。??Ｍ匕??（ａ）?￡ｒ?（ｂ）?Ｓｒ?应变??图１．３超弹性应力应变示意图（ａ－线性超弹性；ｂ－非线性超弹性）［２６】??Ｆｉｇ．１．３?Ｔｈｅ?ｔｅｎｓｉｌｅ?ｓｔｒｅｓｓ－ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ?ｃｕｉ＊ｖｅ?ｏｆ?ＳＥ?（ａ－Ｌｉｎｅａｒ?ｓｕｐｅｒｅｌａｓｔｉｃ；?ｂ－Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ?ｓｕｐｅｒｅｌａｓｔｉｃ）??通常，材料在弹性极限范围内满足胡克定律，发生弹性变形，应力应变呈线??性相关，但超弹性ＮｉＴｉ合金在弹性极限以上仍能发生弹性变形，而不产生永久??变形，这一现象的产生主要是其非线性超弹性的影响，非线性超弹性乂称相变伪??弹性，其对温度变化比较敏感，在较小的温度变化范围内可以产生较大的应变量。??５??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]变形高温合金纯净熔炼设备及工艺研究进展[J]. 张勇,李佩桓,贾崇林,王涛,李鑫旭,李阳. 材料导报. 2018(09)
[2]热处理对镍钛合金丝材超弹性和相变的影响[J]. 周剑杰,马凤仓,刘平,刘新宽. 材料热处理学报. 2017(12)
[3]Fe的添加对NiTi形状记忆合金相变行为的影响（英文）[J]. 张艳秋,江树勇,朱晓明,赵亚楠,梁玉龙,孙冬. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(07)
[4]过渡元素掺杂NiTi合金的第一性原理研究[J]. 席蒙,尚家香. 稀有金属材料与工程. 2016(08)
[5]聚髌器与张力带治疗髌骨骨折的临床疗效观察[J]. 焦军胜,肖晨光,黄继成. 山西医科大学学报. 2014(01)
[6]逆行交锁髓内钉联合骨卡环置入内固定治疗股骨髁上骨折[J]. 赵岩,康雄,霍建军,肖克来提买苏木,阿布都赛买提,贾天鹏,别克博松,阿不都卡哈尔. 中国组织工程研究. 2012(44)
[7]热轧对Ti50Ni50-xAlx（x=1,2,4）形状记忆合金微观组织、相变和力学性能的影响[J]. 李岩,肖莉,宋晓云. 航空学报. 2011(03)
[8]预变形对TiNiCr形状记忆合金超弹性及显微组织的影响[J]. 司乃潮,赵培根,司松海,李镭,余松林. 中国有色金属学报. 2009(04)
[9]低能耗节约型钛及钛合金熔炼技术的发展趋势[J]. 董和泉,国子明,毛协民,任忠鸣,李重河. 材料导报. 2008(05)
[10]镍钛形状记忆合金丝材加工工艺及其影响因素[J]. 袁志山,王江波,李崇剑,刘伟,缪卫东,吕保国. 热加工工艺. 2008(05)
博士论文
[1]重熔NiTi形状记忆合金成分、结构与性能研究[D]. 尹燕.兰州理工大学 2008
[2]NiTi形状记忆合金的超弹性及医学应用研究[D]. 刘晓鹏.大连理工大学 2008
[3]人体血管支架有限元分析与结构拓扑优化[D]. 吴卫.大连理工大学 2007
[4]真空感应炉先进控制技术研究与应用[D]. 邓长辉.东北大学 2005
[5]钛镍形状记忆合金电化学抛光研究[D]. 缪卫东.北京有色金属研究总院 2004
硕士论文
[1]TiNi基形状记忆合金的马氏体相变与阻尼特性[D]. 刘明月.哈尔滨工程大学 2017
[2]TiNiFe低温形状记忆合金组织与性能的研究[D]. 康小宇.北京有色金属研究总院 2013
[3]基于形状记忆合金和可降解聚合物的渐扩张式血管支架研究[D]. 周文选.上海交通大学 2013
[4]NiTi形状记忆合金R相区冷加工性能研究[D]. 李启全.东南大学 2004
本文编号：3419149
【文章来源】：安徽工业大学安徽省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１应力应变示意图【川??Ｆｉｇ．１．１?Ｔｈｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｔｒｅｓｓ?ｓｔｒａｉｎ??
１．２．２超弹性??超弹性是ＮｉＴｉ合金的另一个基本特性，可以分为应力应变呈线性的线性超??弹性和应力应变呈非线性的非线性超弹性，其应力应变示意图如图１．３所示［２６］。??目前ＮｉＴｉ合金的应用产品中９０％是利用了超弹性，致密型ＮｉＴｉ合金的超弹性可??达?８％￣１０％左右［２７］。??Ｍ匕??（ａ）?￡ｒ?（ｂ）?Ｓｒ?应变??图１．３超弹性应力应变示意图（ａ－线性超弹性；ｂ－非线性超弹性）［２６】??Ｆｉｇ．１．３?Ｔｈｅ?ｔｅｎｓｉｌｅ?ｓｔｒｅｓｓ－ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ?ｃｕｉ＊ｖｅ?ｏｆ?ＳＥ?（ａ－Ｌｉｎｅａｒ?ｓｕｐｅｒｅｌａｓｔｉｃ；?ｂ－Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ?ｓｕｐｅｒｅｌａｓｔｉｃ）??通常，材料在弹性极限范围内满足胡克定律，发生弹性变形，应力应变呈线??性相关，但超弹性ＮｉＴｉ合金在弹性极限以上仍能发生弹性变形，而不产生永久??变形，这一现象的产生主要是其非线性超弹性的影响，非线性超弹性乂称相变伪??弹性，其对温度变化比较敏感，在较小的温度变化范围内可以产生较大的应变量。??５??
?全程??形細茂脑形攸概应??图１．２形状记忆效应变形示意图［２２］??Ｆｉｇ．１．２?Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｈａｐｅ?ｍｅｍｏｒｙ?ｅｆｆｅｃｔ??１．２．２超弹性??超弹性是ＮｉＴｉ合金的另一个基本特性，可以分为应力应变呈线性的线性超??弹性和应力应变呈非线性的非线性超弹性，其应力应变示意图如图１．３所示［２６］。??目前ＮｉＴｉ合金的应用产品中９０％是利用了超弹性，致密型ＮｉＴｉ合金的超弹性可??达?８％￣１０％左右［２７］。??Ｍ匕??（ａ）?￡ｒ?（ｂ）?Ｓｒ?应变??图１．３超弹性应力应变示意图（ａ－线性超弹性；ｂ－非线性超弹性）［２６】??Ｆｉｇ．１．３?Ｔｈｅ?ｔｅｎｓｉｌｅ?ｓｔｒｅｓｓ－ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ?ｃｕｉ＊ｖｅ?ｏｆ?ＳＥ?（ａ－Ｌｉｎｅａｒ?ｓｕｐｅｒｅｌａｓｔｉｃ；?ｂ－Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ?ｓｕｐｅｒｅｌａｓｔｉｃ）??通常，材料在弹性极限范围内满足胡克定律，发生弹性变形，应力应变呈线??性相关，但超弹性ＮｉＴｉ合金在弹性极限以上仍能发生弹性变形，而不产生永久??变形，这一现象的产生主要是其非线性超弹性的影响，非线性超弹性乂称相变伪??弹性
【参考文献】：
期刊论文
[1]变形高温合金纯净熔炼设备及工艺研究进展[J]. 张勇,李佩桓,贾崇林,王涛,李鑫旭,李阳. 材料导报. 2018(09)
[2]热处理对镍钛合金丝材超弹性和相变的影响[J]. 周剑杰,马凤仓,刘平,刘新宽. 材料热处理学报. 2017(12)
[3]Fe的添加对NiTi形状记忆合金相变行为的影响（英文）[J]. 张艳秋,江树勇,朱晓明,赵亚楠,梁玉龙,孙冬. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(07)
[4]过渡元素掺杂NiTi合金的第一性原理研究[J]. 席蒙,尚家香. 稀有金属材料与工程. 2016(08)
[5]聚髌器与张力带治疗髌骨骨折的临床疗效观察[J]. 焦军胜,肖晨光,黄继成. 山西医科大学学报. 2014(01)
[6]逆行交锁髓内钉联合骨卡环置入内固定治疗股骨髁上骨折[J]. 赵岩,康雄,霍建军,肖克来提买苏木,阿布都赛买提,贾天鹏,别克博松,阿不都卡哈尔. 中国组织工程研究. 2012(44)
[7]热轧对Ti50Ni50-xAlx（x=1,2,4）形状记忆合金微观组织、相变和力学性能的影响[J]. 李岩,肖莉,宋晓云. 航空学报. 2011(03)
[8]预变形对TiNiCr形状记忆合金超弹性及显微组织的影响[J]. 司乃潮,赵培根,司松海,李镭,余松林. 中国有色金属学报. 2009(04)
[9]低能耗节约型钛及钛合金熔炼技术的发展趋势[J]. 董和泉,国子明,毛协民,任忠鸣,李重河. 材料导报. 2008(05)
[10]镍钛形状记忆合金丝材加工工艺及其影响因素[J]. 袁志山,王江波,李崇剑,刘伟,缪卫东,吕保国. 热加工工艺. 2008(05)
博士论文
[1]重熔NiTi形状记忆合金成分、结构与性能研究[D]. 尹燕.兰州理工大学 2008
[2]NiTi形状记忆合金的超弹性及医学应用研究[D]. 刘晓鹏.大连理工大学 2008
[3]人体血管支架有限元分析与结构拓扑优化[D]. 吴卫.大连理工大学 2007
[4]真空感应炉先进控制技术研究与应用[D]. 邓长辉.东北大学 2005
[5]钛镍形状记忆合金电化学抛光研究[D]. 缪卫东.北京有色金属研究总院 2004
硕士论文
[1]TiNi基形状记忆合金的马氏体相变与阻尼特性[D]. 刘明月.哈尔滨工程大学 2017
[2]TiNiFe低温形状记忆合金组织与性能的研究[D]. 康小宇.北京有色金属研究总院 2013
[3]基于形状记忆合金和可降解聚合物的渐扩张式血管支架研究[D]. 周文选.上海交通大学 2013
[4]NiTi形状记忆合金R相区冷加工性能研究[D]. 李启全.东南大学 2004
本文编号：3419149
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