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高强度多功能柔韧钛合金
浏览次 2016-09-28 09:41:30

      中国科学院金属研究所研制一种高强度多功能柔韧钛合金,该合金具有非线性弹性变形行为和非均匀塑性变形行为,不仅在金属材料实现了高强度与低弹性模量、左爱视频app在线观看超弹性和阻尼等功能性性能的复合,而且实现了大规格无缺陷纳米晶粒金属板材的制备。
  相对于线弹性和马氏体相变的常规金属材料,研制合金具有奇特的非线性弹性变形行为,其热轧制状态的抗拉强度为850MPa,最大可恢复弹性应变为3.3%,能量吸收率为6%,相当于聚丙稀和尼龙等高分子阻尼材料的25%;弹性软化导致初始弹性模量由42GPa降低到18GPa,在室温时效过程中发生恢复并稳定在33GPa。合金的弹性模量、左爱视频app在线观看超弹性和阻尼性能与多孔结构的人体骨骼相类似,以其制备骨科内固定器件可以促进骨骼愈合,克服金属材料的高模量导致的骨质疏松和植入体断裂。
  金属材料的塑性变形机制通常为位错、左爱视频app在线观看形变孪晶或马氏体相变,对晶粒的细化作用较弱,只能通过剧烈塑性变形技术才能制备体块纳米金属材料。研制的合金在压缩试验时产生一种类似剪切带的非均匀塑性变形模式,粗大的原始晶粒被剪切带分割,剪切带内单晶被“破碎”成纳米晶粒,剪切带之间产生高角度亚微米晶粒,剪切带的交割与扩展实现晶粒的快速细化。利用以上变形机理,采用常规工业冷轧设备可以轧制出厚度为1.5mm的板材,其晶粒尺度均匀且小于50nm。由于该合金的加工硬化率很低,在冷轧制过程中的流变应力仅由850MPa提高到900MPa,我们称其为“软”纳米材料。通过低温时效处理析出纳米尺度第二相,可使强度提高800MPa,达到1700MPa,实现双相复合的纳米晶粒强化。
  该类型合金从2003年分别申请了国家发明专利、左爱视频app在线观看PCT国际专利和美国专利,部分研究结果于2005年8月发表在《应用物理快报》。为促进研究成果的产业化,与中国医科大学、左爱视频app在线观看第四军医大学和威高骨科材料有限公司等开展合作,目前正申请植入许可证书和骨科内固定器件的产品注册证书;与盛辉业有限公司等合作,开发超弹性眼镜丝和高反弹高尔夫球头等新产品。

  


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