Microstructure and mechanical properties of Ti–Nb–Fe–Zr alloys with high strength and low elastic modulus

材料科学 极限抗拉强度 微观结构 晶体孪晶 弹性模量 复合材料 固溶强化 可塑性 透射电子显微镜 材料的强化机理 冶金 合金 变形机理 纳米技术
作者
Qiang Li,Qi Huang,Jun-jie LI,Qian-feng HE,Masaaki Nakai,Ke Zhang,Mitsuo Niinomi,Kenta Yamanaka,Akihiko Chiba,Takayoshi Nakano
出处
期刊:Transactions of Nonferrous Metals Society of China [Elsevier BV]
卷期号:32 (2): 503-512 被引量:17
标识
DOI:10.1016/s1003-6326(22)65811-4
摘要

Zr was added to Ti–Nb–Fe alloys to develop low elastic modulus and high strength β-Ti alloys for biomedical applications. Ingots of Ti–12Nb–2Fe–(2, 4, 6, 8, 10)Zr (at.%) were prepared by arc melting and then subjected to homogenization, cold rolling, and solution treatments. The phases and microstructures of the alloys were analyzed by optical microscopy, X-ray diffraction, and transmission electron microscopy. The mechanical properties were measured by tensile tests. The results indicate that Zr and Fe cause a remarkable solid-solution strengthening effect on the alloys; thus, all the alloys show yield and ultimate tensile strengths higher than 510 MPa and 730 MPa, respectively. Zr plays a weak role in the deformation mechanism. Further, twinning occurs in all the deformed alloys and is beneficial to both strength and plasticity. Ti–12Nb–2Fe–(8, 10)Zr alloys with metastable β phases show low elastic modulus, high tensile strength, and good plasticity and are suitable candidate materials for biomedical implants.
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