近年,日本大阪大學等單位的研究人員采用電弧熔融提取急冷連續(xù)紡絲設備成功制備了Ti-Zr生物合金用絲材。現(xiàn)在,他們又采用同樣的方法制備了具有bcc結構的β型
鈦合金(TNTZ)絲材,研究了它的構造和力學性能。采用的合金組成為Ti-30Nb-10Ta-5Zr(β型)。為了比較,同時進行了Ti-32-3Zr合金(α型)的制備。合金在高純氬氣氛下用水冷銅床電弧熔融,其上方的提取銅輥(直徑200 mm)與銅床呈60°角安置,并以1000~2000 r/min速度旋轉,旋轉銅輥位置可上下移動,通過銅輥位置的下降與熔融金屬接觸并提取而旋轉紡絲。
用XRD、DSC等研究了絲材的組成相,用SEM、OM等觀察了絲材的表面,用拉伸試驗機測試了絲材的力學性能。
實驗表明,所制備的TNTZ絲材長度幾乎與Ti-Zr二元合金絲一樣,絲徑隨銅輥旋轉速度降低而變粗,但絲材長度幾乎不受輥的旋轉速度影響。XRD和DSC分析結果表明,Ti-Zr絲為α相,而TNTZ絲為bcc結構的β相。用光學顯微鏡觀察絲材表面,發(fā)現(xiàn)TNTZ絲及Ti-Zr絲的外表均不是無變形絲特有的鏡面構造,而是存在著凹凸的表面。SEM的進一步觀察表明,TNTZ絲為細小的樹枝狀組織,而Ti-Zr絲為小平面組織。TNTZ絲的表面凹凸程度遠遠小于市售Ti-32-3Zr絲。
絲材的力學性能測試結果表明,TNTZ絲與TiZr絲相比,具有低的楊氏模量及寬的塑性變形范圍,具有作為生物材料的優(yōu)異性能。TNTZ絲在約9.8 N載荷下不斷裂,并在此負荷下即使彎曲180°也不斷裂。表明這種絲材具有可編網(wǎng)眼的彎曲延性,滿足作為生物材料多樣性形狀的要求,可望作為生物材料得到應用。
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