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        氫處理細(xì)晶鈦合金的拉伸性能及其在牙科上的應(yīng)用

        2016-02-13 13:42:08
        鈦工業(yè)進(jìn)展 2016年6期
        關(guān)鍵詞:粗晶細(xì)晶牙科

        研究簡(jiǎn)報(bào)

        氫處理細(xì)晶鈦合金的拉伸性能及其在牙科上的應(yīng)用

        氫處理是能夠使鈦合金晶粒尺寸達(dá)1 μm以下的為數(shù)較少的方法之一。利用這種方法可以使α+β型鈦合金Ti-6Al-4V及富β的α+β型鈦合金Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe獲得晶粒尺寸小于0.5 μm的等軸細(xì)晶組織,使合金具有優(yōu)異的超塑性能。日本學(xué)者中東潤(rùn)對(duì)這兩種合金進(jìn)行氫處理,研究其常溫性能及超塑拉伸性能,并用超塑成形方法試制了牙科修補(bǔ)用金屬支架。

        鈦合金在氫氣中加熱至β相變點(diǎn)以上并保溫一段時(shí)間后,水冷得到馬氏體組織,然后在α+β兩相區(qū)進(jìn)行熱加工,獲得細(xì)針狀馬氏體組織。顯微組織觀察結(jié)果表明,Ti-6Al-4V合金的α晶粒尺寸為0.3~0.5 μm,Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe合金的α晶粒尺寸為0.1~0.3 μm,而且大多數(shù)晶界為大角度晶界。室溫拉伸試驗(yàn)表明,細(xì)晶Ti-6Al-4V合金比未經(jīng)氫處理、經(jīng)相同熱加工得到的粗晶Ti-6Al-4V合金的屈服強(qiáng)度高(1 300 MPa對(duì)800 MPa),Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe合金也具有這種強(qiáng)度提高的趨勢(shì)。

        不同溫度下的超塑性變形試驗(yàn)表明,細(xì)晶Ti-6Al-4V合金在1 073 K下的延伸率達(dá)到6 620%,而粗晶Ti-6Al-4V合金在1 173 K下的僅為2 000%。細(xì)晶Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe合金在923 K下的延伸率達(dá)極大值10 600%。拉伸試驗(yàn)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線表明,粗晶Ti-6Al-4V合金在923 K下的變形應(yīng)力為276 MPa,而細(xì)晶Ti-6Al-4V合金在873 K下的變形應(yīng)力為113 MPa,是細(xì)晶合金的一倍多。Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe合金也具有相同的趨勢(shì)。

        用這種氫處理法制備了超塑性加工用Ti-6Al-4V合金薄板(φ40 mm×0.70 mm)。進(jìn)行了牙科用金屬支架的超塑成形試驗(yàn),試驗(yàn)溫度為1 123 K,加工壓力分別為1.0、1.5、2.0 MPa。結(jié)果表明,加工壓力為1.5 MPa時(shí)的應(yīng)變速度最合適。壓力為1.0 MPa時(shí),頂部的形狀不明顯;壓力為2.0 MPa時(shí),發(fā)生部分?jǐn)嗔?,無法加工;而當(dāng)加工壓力為1.5 MPa時(shí)可按模具的形狀加工出牙科用金屬構(gòu)架。

        今后為了提高加工精度,尚需進(jìn)一步研究板厚對(duì)超塑成形性能的影響。

        吳全興摘譯自《チタン》

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