粉末冶金鈦合金及多孔鈦研究.pdf

1、鈦無毒、高比強(qiáng)度且具有優(yōu)良的生物相容性以及接近人骨的彈性模量，因此成為醫(yī)用植入材料的首選。為了降低鈦合金的成本，國(guó)外大力發(fā)展鈦合金無切削、少切削的近凈成形工藝，粉末冶金技術(shù)就是這種近凈成形工藝之一。 本論文針對(duì)純鈦燒結(jié)致密化問題、釹對(duì)粉末冶金純鈦性能的影響以及多孔純鈦制備等方面深入研究，通過金相顯微技術(shù)、掃描電鏡分析、能譜分析、化學(xué)元素分析等現(xiàn)代分析手段開展了大量的實(shí)驗(yàn)工作及理論分析。 以HDHTi粉為原料10<'-3>

2、Pa真空條件下、1100℃燒結(jié)2小時(shí)可以使得粉末冶金純鈦平均晶粒直徑為30μm左右，密度達(dá)到理論密度的95.56％。其抗拉強(qiáng)度為770MPa，而延伸率小于1％，為脆性斷裂。相比之下，高純鈦板材的抗拉強(qiáng)度只有334MPa，而延伸率超過60％，為韌性斷裂。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)燒結(jié)純鈦的碳、氧含量分別為0.081wt.％和0.38wt.％，而高純鈦板材的碳、氧含量分別為0.080wt.％和0.075wt％。燒結(jié)純鈦中非常高的碳、氧雜質(zhì)含量使得其塑性變形

3、能力大大降低。 在粉末冶金純鈦中添加少量稀土釹發(fā)現(xiàn)，10<'-3>Pa真空條件下、1100℃燒結(jié)2小時(shí)的燒結(jié)樣品晶粒直徑為201μm左右，其晶粒直徑相對(duì)于未添加釹的樣品有明顯的細(xì)化。隨著釹添加量的增加，拉伸樣出現(xiàn)了明顯的屈服。PM Ti-4.0wt.％Nd的屈服強(qiáng)度達(dá)到630MPa，抗拉強(qiáng)度接近700MPa，延伸率為7.5％。這對(duì)于進(jìn)一步提高粉末冶金鈦的塑性變形研究具有很強(qiáng)的開創(chuàng)意義。 在HDH Ti粉末中添加TiH<,

4、2>粉末作為發(fā)泡劑，10<'-3>Pa、1100℃真空脫氫-燒結(jié)可得到開孔孔隙度為20％左右的多孔鈦；在同樣的粉末原料和發(fā)泡劑配比下，通過添加石蠟作為成形劑，真空脫氫-燒結(jié)后可得到開孔孔隙度達(dá)30％的燒結(jié)坯。+300～200mesh的HDH Ti粉與-325mesh的TiH<,2>粉配比得到的多孔鈦的連通孔呈鏤空狀，孔徑尺寸為10μm～20μm；其造孔機(jī)理主要是粗粉末的孔隙預(yù)留實(shí)現(xiàn)造孔，TiH<,2>粉末的持續(xù)釋氫為這些孔隙的保留起到了