新型NiTiW形状记忆合金制备及组织性能研究

【摘要】为了丰富NiTi基形状记忆合金及其应用,提高NiTi形状记忆合金人体介入内支架的强度和显影性,本文通过特殊的熔炼工艺制备NiTiW形状记忆合金,着重分析了W元素和热处理工艺对NiTiW合金铸锭与丝材的组织性能影响规律,并探讨了其作为医用材料的优缺点。本文通过NiW中间合金与海绵钛、电解镍的真空感应熔炼,成功实现了高熔点W与NiTi合金的复合制备,并且优化塑性加工工艺及热处理工艺制备了NiTiW合金丝材,采用XRD,EDS,OM,SEM,电子万能试验机等检测手段对不同W成分的NiTiW形状记忆合金的组织、相变特性以及形变性能进行了研究,并且通过X射线照相验证了NiTiW形状记忆合金显影性,得出以下结论：1)通过NiW中间合金制备出NiTiW合金。其中NiW合金中的Ni以及单质Ni与单质Ti结合形成NiTi相,置换出W则以颗粒状原位自生的方式均匀形成于NiTi基体中,W的加入会产生细晶强化和固溶强化,随着W含量的增加,NiTiW合金的强度与硬度有明显提高；2)低W含量NiTiW0.3和NiTiW0.5合金铸锭存在不规则形状的Ti2(Ni,W)析出相；高W含量NiTiW3和NiTiW6合金铸锭存在Ti2(Ni,W)二次相以及在晶界和晶粒内部原位生长并团簇长大的颗粒状富W固溶体,在丝材中则变形为纳米级纤维组织；3)添加W引起铸锭马氏体相变温度降低,随着W含量的提高,降低速率变小,相变温度区间逐渐宽化,相变峰形越来越平缓；添加W对NiTi合金相变类型没有影响,冷却/加热过程DSC曲线相变类型为A→M/M→A相变；4)随着W含量的增加,NiTiW合金的超弹性变差,低W合金NiTiW0.3和NiTiW0.5有完整的上下屈服平台,而NiTiW3和NiTiW6上屈服平台变短,下屈服平台消失；随着热处理时间的延长和温度的升高,NiTiW合金上下屈服平台降低,特定热处理制度在常温会同时表现出SME和SE；5)NiTiW牙弓丝定型处理后,表现出明显的低滞后性,高W含量NiTiW合金X射线不可透过性高于NiTi合金,显影性较好,在正畸产品和支架领域具有一定研究价值。
【作者】石世威；
【导师】朱明；
【作者基本信息】北京有色金属研究总院，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】NiTiW形状记忆合金；热处理；微观组织；相变特性；力学性能；

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