粉末冶金Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金热变形行为

在Gleeble-1500D热模拟机上对粉末冶金制备的新型医用Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金进行等温热压缩实验,研究该合金在温度为780~960℃,应变速率为0.001~1s-1,变形为60%的条件下的高温变形及动态再结晶行为。采用包含变形激活能Q和温度T的双曲正弦形式修正的Arrhenius关系来描述该合金高温压缩变形时的最大变形抗力方程;并引入参数α(ε),n(ε),Q(ε)和A(ε)得到包含σ,ε·,T,ε的本构方程。结果表明:由本构方程计算得到的应力值和实验值有较好相关性(R=0.99430),平均相对误差为5.327%;最后采用加工硬化率法通过对θ-σ和lnθ-ε曲线进行三次多项式拟求解拐点的方法,得到了不同变形条件下发生动态再结晶的临界应力和临界应变值,建立了临界应力和Z参数的关系,获得动态再结晶的临界应力方程,而临界应变εc主要集中在0.01~0.04,不同变形条件下该合金发生动态再结晶的临界应变变化极小。

时效对新型医用Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金组织性能的影响

采用真空熔炼法制备出新型医用Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金,经800℃保温2 h的固溶处理后,在450和500℃下分别时效2,4,8,12 h。通过金相显微镜(OM)和压缩力学性能测试的方法,研究了不同时效温度、时效时间两个工艺参数对Ti-14Mo-2.1Ta-0.9Nb-7Zr合金显微组织、抗压强度和弹性模量的影响,利用X射线衍射仪(XRD)及扫描电镜(SEM)对合金物相结构和显微组织进行观察并在能谱仪(EDS)上进行元素成分分析。结果表明:在450和500℃下进行相同时间时效,较高温度下抗压强度较低,弹性模量较高。在相同时效温度下,随时效时间的延长,抗压强度先下降再上升而后又下降,而弹性模量呈先上升再下降又上升的趋势。在800℃×2 h的固溶处理后时效450℃×8 h,抗压强度达到2070 MPa,弹性模量降到37.93 GPa,基本符合临床上硬组织植入物的力学性能要求。