βチタン合金の超弾性の要因と改善方法
Ti-Ni合金の最大回復ストレイン (εr) は8.0%に達し,優れた形状記憶効果と超弾性を示し,骨プレート,血管支架,矯正歯のフレームとして広く使用されています.しかし,Ti-Ni合金が人体内に埋め込まれると,敏感化し,がんを引き起こすNi+が放出され,深刻な健康問題を引き起こします. βチタン合金には良好な生物互換性があります.耐腐食性と低弾性モジュール適正な熱処理後,より強い強度と可塑性を得ることができます. それは硬い組織置き換えに使用できる金属材料の一種です. 同時に,逆転性熱弾性マルテンシト変換は,いくつかのβチタン合金に存在する.超弾性および形状記憶効果を示し,生物医学分野での応用をさらに拡大しています.毒性のない元素から構成され,高弾性を持つβチタン合金の開発は,近年,医療用チタン合金の研究の熱点となっています..
現在,室温での超弾性および形状記憶効果を持つ多くのβチタン合金,例えばTi-Mo,Ti-Ta,Ti-ZrおよびTi-Nb合金が開発されています.この合金材の超弾性回復は小さい,例えば,Ti-(26, 27)Nbの最大 εr (26 と 27 は原子分数で,特にマークされていない場合,この論文で扱われるチタン合金成分は原子分数である) はわずか3.0%である.Ti-Ni合金よりもはるかに低いこの論文では,βチタン合金の超弾性に影響を与える要因を分析し,超弾力性の改善方法が体系的に要約されています..
超弾性 1.1 1βチタン合金における逆向きのストレス誘導マルテンシト変換
βチタン合金における超弾性性は,通常,逆向きのストレス誘導マルテンシト変換によって引き起こされる.身体中心の立方格子構造のβ相は,ストレッチを負荷すると,ロムブ格子構造のα"相に変換されます.卸荷中に,α"相はβ相に変化し,ストレンは回復する.超弾性βチタン合金では,体中心の立方構造のβ相は"アウステニート"と呼ばれ,ロムビック構造のα相は"マルテンサイト"と呼ばれますマルテンシット相移行の初期温度,マルテンシット相移行の最終温度,オーステニート相移行の初期温度とオーステニート相移行の最終温度を Ms で表す.Mf,As,Af,そしてAfは通常 Msよりも数ケルビンから数十ケルビン高い.ストレス誘発マルテンシト変換によるβチタン合金の積載と卸載プロセスは,図1に示されています.まずβ相の弾性変形が起こります.これは,負荷がマルテンシット相移行を誘発するために必要な臨界ストレス (σSIM) に達したとき,切断形でのα"相に変換される.. 負荷が増加するにつれて,マルテンシット相移行 (β→α") は,マルテンシット相移行の終わり (または終わり) に必要なストレスを達成するまで続きます.そして α"相の弾性変形が起こります負荷がβ相滑り (σCSS) に必要な臨界ストレスを超えると,β相のプラスチック変形が起こります.α"相とβ相の弾性回復に加えて超弾性または形状記憶効果は,相移行温度と試験温度との関係に依存する..Af が試験温度よりわずかに低いとき,負荷中にストレスによって誘発された α 段階は,卸荷中に α →β 段階の移行を経験します.ストレスの原因の相転移に対応するストレスは完全に回復できる試験温度が As と Af の間にあるとき,α相の一部は,卸荷中にβ相に変換されます.ストレスの原因による相転移に対応するストレスを回復します合金がさらに Af 以上の温度に加熱されれば,残りの α"相はβ相に変換され,相移行ストレスは完全に回復します.合金には特定の形状記憶効果があります試験温度がAsより低いとき,ストレスの誘発によるマルテンシット変換ストレンは試験温度で自動的に回復せず,合金には超弾性がない.しかし合金が Af 以上の温度に加熱されると,相変化ストレンは完全に回復し,合金には形状記憶効果が表れます.
