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1、輕工科技2014年1月第1期(總第182期)LGHTNDusTIKYSCENCEANDTECHNOLOGY化工與材料Ti-Sn-Ag鑄造合金微觀結(jié)構(gòu)及其性能李沈玲，張敏，祝金明，梁建烈，歐陽義芳(1．廣西大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530004；2．廣西民族大學(xué)理學(xué)院，廣西南寧530006)【摘要】通過光學(xué)顯微鏡(OM)，x射線衍射分析儀(X1KD)和掃描電子顯微鏡(SEM)探究鑄態(tài)Ti—Sn—Ag三元合金的微觀晶體結(jié)構(gòu)、表面形態(tài)及其相組成，及對合金中sn含量對合金顯微硬度的影響，并采用增質(zhì)法研究sn含量在
2、900qC高溫下對合金氧化行為的影響進(jìn)行研究。實驗結(jié)果表明：合金在鑄造過程中Ag元素基本以游離態(tài)形式存在，而sn和Ti元素可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成金屬間化合物；隨著sn含量增加，合金中相組成隨之發(fā)生變化，合金的硬度也隨之增強(qiáng)；Ti合金在高溫下容易被氧化，其形成的TiO氧化膜超過一定厚度時容易發(fā)生脫落現(xiàn)象，當(dāng)合金中sn含量增加時，合金的氧化膜形成較慢，可以提高合金的抗氧化性能。【關(guān)鍵字l微觀結(jié)構(gòu)；硬度；氧化行為【中圖分類號】TGl15．2【文獻(xiàn)識別碼】A【文章編號】2o95—3518(2o14)01_15—031前言
3、的是通過向Ti中添加sn元素和Ag元素，觀察鑄態(tài)Ti合金的微Ti及Ti合金具有良好的耐腐蝕性、優(yōu)異的生物相容性和高觀結(jié)構(gòu)及sn和Ag元素的含量對合金的影響。強(qiáng)度、低密度等特性，在航空航天、化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工程等眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。特別是近年來的研究發(fā)現(xiàn)，添加其它元2實驗過程素(如Sn等)合金化能夠改善其綜合性能n。與其它合金相比，Ti實驗合金采用Ti(99．9％)，Sn(99．99％)，Ag(~99．5％)作為原合金還具有抗沖擊性好和高溫力學(xué)性能好等優(yōu)點，。20世紀(jì)材料，配置四個不同成分的合金(TiSn。6
4、AgTiSnTAg2，40年代末期BaSe和Leventbal等首先將Ti作為生物植入材料應(yīng)TiSn，oAg，TiSnoAg．)，在氬氣作為保護(hù)氣體的條件下，用非自用與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，7O年代后Ti合金作為生物植入材料開始得到廣損耗型真空電弧爐熔煉成鈕扣狀合金樣品。將鈕扣狀的樣品合泛的應(yīng)用。金密封在抽過真空后的石英玻璃管中，進(jìn)行長時間低溫保溫后，目前國內(nèi)外廣泛使用的生物體醫(yī)用鈦合金，大多數(shù)都是含置于冷水中淬火。Ni、Al等具毒副作用的元素，因此眾學(xué)者開始致力于研究不含毒淬火后的合金樣品平均分成兩部分。采用SEM對其中
5、一部素且性能優(yōu)良的醫(yī)用鈦合金。近年來，Ti．Mo．A1，Ti．Mo。Ga和分合金樣品進(jìn)行形貌、晶體結(jié)構(gòu)及物相分析，并對其硬度進(jìn)行測Ti．Nb．Sn等一系列的含Ti的生物體醫(yī)用合金開始得到廣泛的研試。另一部分合金樣品進(jìn)行氧化行為的實驗，將合金樣品放置究】。Wang等人發(fā)現(xiàn)添加適量的sn可以顯著提高Ti合金的強(qiáng)在箱式電阻爐(控制精度士l℃)內(nèi)，實驗氣體為空氣，溫度設(shè)置到度以及耐腐蝕性能，在生物Ti合金中加入sn就能夠有效的克服900℃。在氧化一定時間后取出，用光電分析天平(精度為Ti合金耐磨性較差的缺點。貴金屬Ag
6、是最早用于生物材料的0．1mg)稱量樣品質(zhì)量，計算樣品質(zhì)量增加的百分比，擬合出氧化金屬材料之一，但由于價格昂貴等原因并沒有得到廣泛的應(yīng)時間和質(zhì)量增加百分比的曲線。之后采用XRD和SEM-EDS對用。直到l9世紀(jì)末期，人們才將大量的金屬材料以及貴金屬材氧化膜進(jìn)行形貌、成分及物相分析。料廣泛用于醫(yī)藥生物領(lǐng)域。由于銀具有良好的殺菌功能，且銀的殺菌具備廣譜抗菌、持久性好、不產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點，因此，3實驗結(jié)果及討論當(dāng)下Ti．Ag合金是生物醫(yī)用材料的重要合金之一，受到廣泛的研3．1T__Sn—Ag合金的微觀結(jié)構(gòu)究。但是將T
7、i．Ag體系中加入第三種元素后的三元體系的相應(yīng)圖1所示為四種鈦合金在500cC長時間保溫后的SEM圖的研究還不是很多，作為生物材料應(yīng)用的Ti．Fe—Ag，Ti．Ni．Ag等片。合金中sn的含量少于一定值時，如AgTi，Sn(圖1d)，合金三元體系的組織結(jié)構(gòu)已有研究。中Ag和Ti全部以游離態(tài)形式存在，合金中少量的sn完全固溶由于Sn和Ag同時具備作為生物材料的基礎(chǔ)，Ti合金是生物到Ag和Ti單質(zhì)中，相比之下，Ag和sn在Ti中的固溶度較大，而體醫(yī)用合金的主要材料之一，本文主要針對向Ti中添加sn和AgTi和sn在
8、Ag中固溶度相對要小得多，合金中sn的含量較少，全后，觀察Ti合金的微觀結(jié)構(gòu)，并做了相關(guān)力學(xué)性能的實驗研究及部固溶到]ri和Ag當(dāng)中，沒有金屬問化合物產(chǎn)生。Ti．Ag，Ti．Sn其結(jié)構(gòu)分析。Ti合金中添加不同含量的sn元素，導(dǎo)致合金基體和Ag．Sn二元相圖顯示在低溫下彼此的固溶很小，而在本次實發(fā)生改變，從而改變合金的硬度和耐腐蝕性能。本文的研究目【第一作者】李沈玲(1988一)，女，遼
