钼含量对Ti-xMo-7.5Nb-1Sn合金力学性能的影响

和 ６ 原子分数 ， 同）后文 中相应的这些合金 ％（ 下 （
分别简 称 为 ２ ｏ Ｍｏ ４ ，５ Ｍ ，３ ， Ｍｏ Ｍｏ和 ６ ） 纯 Ｍｏ 。将 度为 ９ ．％ 的 Ｔ， ，Ｎ ， ｎ按 各 成 分 的原 子百 ９９ ｉ Ｍｏ ｂ Ｓ 分 比配置 ， Ａ 气 氛环 境 下 ，用 真 空 电 弧熔 炼 炉 在 ｒ
本文将对一组 Ｔ． ｏＮ — 合金的显微组织和力学 ｉ ．ｂＳ Ｍ ｎ 性能进行研究 ， 探讨 Ｍ 含量对该 四元合金系的相 ｏ
转 变及 力学性 能 的影响 。
开发新一代的无毒、 弹性 模量并具有 高强度的 低
医用钛 合金 。研 究表 明 ，３ 亚稳 ｐ型钛 合 金 拥 有 ｊ或 比 ａ型和 ａ＋８型 钛 合 金 更 低 的弹 性 模 量 。因 此 ，
相， 最后变成 ｐ ； 氏模量和硬度随着 Ｍｏ 相 杨 含量 的增加呈现出相同的变化趋势 ；同时 ， 所有的合金 都有 良好 的延展性 ， 断裂延伸率在 ２ ％ ７ ４ ％范 围内变化 。当 Ｍｏ的含量为 ５ 原子分数 ） ， ７ ％（ 时 合金具有最好的综合力学性能。
关键词 ： 生物材料 ； 氏模 量 ； 杨 力学性能 中图分类号 ： Ｇ１６ ２ Ｔ ４ ． 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：２８—７７ （０ ８０ ０５ ０ ６２ ０ ）６—０ ８ —０ ６４ ５
钛是 ２ ０世 纪 ５ ０年代 发 展 起 来 的一 种 重 要 的 结 构金 属 ， 合金 因具 有 比强 度高 、耐蚀 性 好 、耐 钛 热性 高等 特点 而被广 泛用 于各 个 领 域 。近 来来 ，Ｔ ｉ 合 金 在 医 学 领 域 的 应 用 得 到 了人 们 的 广 泛 关 注 ， 钛无 毒 、 质轻 、强 度 高且 具 有 优 良的 生物 相 容 性 ， 是 非常 理想 的 医用 金 属材 料 ，可 用 作 植 人 人 体 的 植 人物 等 。然而 ， 纯钛 的强 度 一般 很 低 ， 传 统 的 而 Ｔ．Ａ—Ｖ合 金虽 然具 有 良好 的综 合 性 能 ，但在 使 ｉ １ ６ ４ 用过程 中会 析 出极 微 量 的钒 和铝 离 子 ，降低 了其 细胞适 应性 且有 可 能对人 体 造成 危 害［ ， 一 问 １ 这 圳
此， 对这 两个 合金 系的成 分 、显微组 织与 力学 性 能
的关 系进 行 了大 量 的研 究 ，其 目的是 通 过 成 分调 整 和组织 控制 ， 得最 佳 综合 性 能 的 医用 钛 合金 。 获
和钴基 合金 相 比 ， ｉ 金 的弹性模 量较 低 ， 与人 Ｔ合 但 的骨骼 相 比 ，弹性模 量还 是高 得 多 ，因此 ， 必 要 有
翟 甲友 ，王锋 华，罗 联 ， 马 蓦 ， 林建 国
（ 湘潭大 学材料 － 电物理 学 院低 维材 料及 其应用 技术教 育部 重 点实验 室 ，湖南 湘潭 ４ １０ ） ９光 １１５
摘要 ： 采用电弧熔炼法制备 Ｔ． Ｍ ． ．Ｎ ． ｎ四元 系合金 ， ｉ ｏ ５ ｂ１ ｘ ７ Ｓ 并用 ｘ射线衍射仪 、 万能拉伸试验机和纳米压痕仪等对淬火母 合金的物相结构 和力学性 能进行 了研究 。 结果表 明： ｏ Ｍ 的含量影响合金的相组成 ， 随着 Ｍ 含量的增加， ｏ 合金的相成分依次从 ａ 氏体单相， ” 马 转变成ａ ＋ 双 ” Ｂ
第３ ２卷
第 ６期
稀
有
金
属
２０ ０ ８年 ｌ ２月
Ｄｅ ．２ ｏ ｃ ０８
Ｖ０ ． ２ № ． １３ ６
Ｃ ＮＥ Ｅ Ｊ ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＲＡ Ｔ Ｓ ＨＩ Ｓ Ｏ ＲＥ ＭＥ ＡＬ
钼 含 量 对 Ｔ． Ｍｏ７ ５ ｂ１ ｎ合 金 力 学性 能 的影 响 ｉ ｘ ． ．Ｎ ．Ｓ
结果表明， Ｔ 元素以外 ， 除 ｉ 元素 Ｚ ， ｂ Ｍ ， ａ ｒ Ｎ ， ｏ Ｔ，
ｓ ｎ以及 ｓ 具有 良好 的生 物相容 性 ， ｉ 同时 Ｍｏ Ｔ 和 ，ａ
Ｎ 属于 Ｉ ｂ ３ 稳定元 素， 对钛的强化效果很强 ， 而且
对改 善合金 的热 加 工性 能 非 常有 利 ￣＿ ｒ Ｓ ４６ 。ｚ 和 ｎ 属 中性元 素 ，对钛 合金 就 有 较大 的 固溶 强化 效 果 ，
系 、 ｉ ｂＳ Ｔ． ．ｎ系等三 元 系 ，同时还开 发 了 Ｔ． —ｒ Ｎ ｉ Ｚ． Ｍｏ ｓ ｎ系 、 ｉ ｎＮ ．ａ系等 四 元 合 金 。近 年来 ，人 们 Ｔ． ．ｂＴ Ｓ
发现在 Ｔ． ｏ Ｔ．ｂ ｉ 和 ｉ 合金系中， Ｍ Ｎ 在一些合金成分
范 围内 ，合金会 表现 出形状 记忆 效果 和超 弹性 ，因
熔炼成母合金 。 为了保证合金的均匀性 ， 所有的母 合金都经过 ６ 次以上翻转并重熔 ， 每次重熔在熔融
收稿 日期 ：２０ ０ ７—１ —２ ；修 订 日期 ： ０ ８ ２—２ ２ ７ ２０ —０ ９
作者简介 ：翟甲友 （９４一） １７ ，男 ， 广西桂林人 ， 硕士研究生 ＊ 通讯联 系人 （ － ｉ：ｉ ｊ ＠１３ ｃｒ） Ｅｍａ ｌ ｌ ｎ —ｇ ６ ．ｏ ｎ
题 已引起 医学
而且对 其塑性 不会 造成 较大 的负 面影 响 ； ｒ Ｔ 和 Ｚ， ａ
Ｎ 有利于降低合金 的弹性模量 。因此 ， ｂ 新一代 医 用钛合金 的开发是基于 Ｔ．ｒ 、 ｉ ｏ系、 ｉ ａ ｉ 系 Ｔ— ｚ Ｍ Ｔ． Ｔ 系、 ｉ ｂ Ｔ． 系等二元系 ， Ｎ 以及 Ｔ．ａ ｒ Ｔ．ｂＺ ｉ ． 系、 ｉ ．ｒ Ｔｚ Ｎ
１ 实 验
所研究的钛合金的名义成分为 Ｔ— Ｍ ．．Ｎ 一 ｉ ｏ ５ｂ ｘ ７
１ｎ合 金 ， 中的 Ｍｏ含量分 别是 ２ ３ ， ％， ％ Ｓ 其 ，％ ４ ５
通过合金化和显微组织 的控制 ， 以得到有 良好 可
力 学性 能和生物 相容 性的 钛合金 。 所报道 的金 属元 素 的细 胞 毒 性 和 过 敏 性 实 验