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摘要
亚稳β钛合金因其生物相容性好、弹性模量低和优良的耐蚀性等优点,近些年被广泛研究并应用于医用生物材料的制作方面。一般工业上使用的亚稳β钛合金处于单相的物理状态,具备通过时效处理析出各类稳态或亚稳相进一步强化其力学性能的潜力。一般来说,合金处于单相状态时相对于多相状态时具有更好的耐蚀性,但钛合金中亚稳ω相具有与合金基体成分相近,晶体结构存在一定相似性的特征,有可能成为一种既能强化力学性能,又不损害耐蚀性的强化相。本研究通过不同的热处理工艺,在一种商用的亚稳β钛合金(TB8)中形成不同含量及尺寸的ω相和α相,研究相应组织状态下合金的耐磨性以及在几种模拟腐蚀环境中的耐蚀性能,考察通过析出亚稳相对合金进行强化的可行性。研究结果显示,TB8钛合金经815度固溶300度低温时效后析出了细小弥散的亚稳ω相,合金耐磨性能明显提高。随时效时间延长,合金出现明显的晶粒长大现象,这会降低合金的硬度及耐磨性。经高温二级时效,亚稳ω相将继续转变为α相。与固溶后直接高温时效析出α相的试样相比,双级时效的第二相形态更为细小,合金的硬度及耐磨性也得到进一步提升。在耐蚀性方面,通过在模拟体液、模拟唾液及含氟离子腐蚀介质中的电化学腐蚀性能测试结果可以看出,ω相的析出在上述各种腐蚀介质中均对合金的耐蚀性不产生明显影响。而α相的析出则在不同的腐蚀介质中表现出不同的规律,且受到其体积分数和相尺寸的影响,结果比较复杂。总体而言,通过析出亚稳ω相对亚稳β钛合金进行强化,不仅可有效提高其硬度及耐磨性,同时对合金的耐蚀性能不产生损害,因此是一种可行的强化手段。
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