工業(yè)純鈦板材室溫ECAP變形組織性能研究!

  大塑性變形的目的是通過大塑性變形破碎晶粒,從而形成超細(xì)晶組織,獲得具有良好綜合力學(xué)性能的金屬材料。利用大塑性變形技術(shù)科生產(chǎn)高強(qiáng)度半成品納米鈦棒材,應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域。而醫(yī)療用品在引入臨床實踐過程中雖需花費很長時間,但納米鈦由于其非凡的機(jī)械性能和生物性能增加了其在外科和骨科應(yīng)用的可能性。

  如納米鈦牙的臨床試驗在全球牙科方面的應(yīng)用也已經(jīng)發(fā)展到了一個新階段。而高強(qiáng)度的管材、棒材及板材納米鈦可潛在地應(yīng)用于骨科植入件方面。等徑彎曲通道變形(ECAP)技術(shù)是一種最具應(yīng)用前景的大塑性變形方法之一,是獲得亞微米級甚至納米級超細(xì)晶材料的研究熱點??蒲腥藛T采用Φ135°的模具,在室溫下成功實現(xiàn)純鈦板材8道次ECAP變形,獲得光滑無裂痕試樣,并對其微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行研究。

  實驗材料為熱軋退火態(tài)的工業(yè)純鈦(CP-Ti)。將工業(yè)純鈦板材切割成尺寸為18mm×25mm×150mm的板狀試樣,采用通道夾角Φ為135°、外圓角Ψ=20°的模具,在室溫下以C方式進(jìn)行ECAP實驗,擠壓速度為5mm·s-1,用自制復(fù)合潤滑劑分別涂在試樣上和模具通道內(nèi)。將試樣分別擠壓1~8道次,采用型號為GX5金相顯微鏡(OM)和JEM-200CX透射電鏡(TEM)觀察原始試樣和變形后試樣組織形貌及組織演變規(guī)律,利用截距法測量晶粒尺寸的大小,采用HX-1000TM顯微硬度計進(jìn)行硬度實驗,觀察其X、Y、Z面(分別以x、y、z軸為法向的截面)的硬度變化規(guī)律。試驗結(jié)果如下:

 ?。?)采用Φ為135°的模具,在室溫下成功實現(xiàn)純鈦板材8道次ECAP變形,并且得到光滑無裂痕試樣,平均晶粒尺寸由57.000μm細(xì)化到0.668μm。

 ?。?)工業(yè)純鈦板材經(jīng)過8道次ECAP變形,晶粒逐漸拉長,組織位錯大量增加,出現(xiàn)板條狀組織,隨著道次的增加,位錯逐漸消失,小角度晶界逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榇蠼嵌染Ы?,晶粒越來越?xì),最終達(dá)到納米級別。

 ?。?)工業(yè)純鈦板材多道次ECAP變形后,1道次ECAP變形后硬度變化程度最大,X、Y、Z面的硬度增幅分別達(dá)32.6%、33.8%和32.9%,隨著道次增加,8道次ECAP變形后,X、Y、Z面的硬度由原始態(tài)的1088MPa分別提高到1910、1943和1911MPa,硬度顯著增加。