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医用TiNi细丝的制备工艺及其组织性能研究

高静  
【摘要】:TiNi形状记忆合金具有良好的形状记忆效应、超弹性和生物相容性。随着形状记忆合金开发应用的深入和介入医学的不断发展,TiNi形状记忆合金细丝的研究和应用已经成为形状记忆合金应用开发的一个重要领域。本文对Ti-50.7at%Ni合金细丝(Φ0.2mm)的制取工艺和TiNi合金细丝的组织性能进行了系统研究,为TiNi合金细丝在实际的生产和应用提供了依据。其主要结论如下: 从拉拔、模具和润滑剂等几方面系统研究细丝的拉拔工艺,提出了合理的工艺参数,为细丝的生产提供了依据。采用真空感应熔炼的铸锭材料,通过锻造、轧制和热拉拔,能制备出Φ0.1mm的TiNi丝材。热拉拔适合的工艺为:道次加工率10%~20%,炉温550℃~750℃。热拉拔Φ0.3mm~Φ1.0mmTiNi丝材,采用硬质合金模具较合适;热拉拔Φ0.1mm~Φ0.3mmTiNi细丝,采用金刚石模具较合适。选择低摩擦系数的石墨乳作润滑剂,不仅解决了细丝易粘模、断丝问题,还解决了粗丝产品的表面问题。TiNi合金细丝热处理后的抗拉强度σ_b≥551MPa、面缩率ψ≥10%,其性能满足对医用TiNi合金材料的要求。 根据用示差扫描量热(DSC)法测试的相变温度和用扫描电镜进行的组织结构观察和成分分析结果,总结出热处理对TiNi合金细丝的组织和相变温度的影响规律。400℃~500℃,30min~120min热处理时,TiNi合金细丝中主要析出Ti_3Ni_4相,随着温度的升高和时间的增长,TiNi合金细丝中析出相增多。随着热处理温度的升高和热处理时间的延长,其相变温度升高。 根据用弯曲实验方法在自制模具上的形状记忆效应测量结果,得出热处理对TiNi合金细丝的最大可回复弯曲应变量和弯曲循环寿命的影响规律。TiNi合金细丝的最大可回复应变量随温度的升高而略有增大。同一热处理温度下,热处理时间延长,最大可回复


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