论文总字数：20889字

摘 要

本文首先对铸造CoCrMo合金的种类成分、研究现状及发展趋势做了简单的介绍，然后对其分别进行1050℃、1100℃、1150℃、1200℃温度下保温1h、2h、5h空冷的固溶处理，通过观察金相组织、测定硬度及X射线衍射分析等方法，研究热处理对铸造CoCrMo合金组织和力学性能的影响。

研究发现，铸造CoCrMo合金经过固溶处理后，材料的综合力学性能增强。

通过观察金相组织，原样的组织分布十分不均匀，存在着树枝状晶体。随着热处理保温时间的延长，树枝状晶体会基本消失，组织中碳化物数量和形状与铸态试样相比没有发生明显变化，只有极少数的会慢慢溶解并逐步球化，合金组织基本会转变为过饱和固溶体。铸造CoCrMo合金的原样硬度最低，维氏硬度为334.08，硬度会随着保温时间上升。但是随着时间的延长，增长会变得缓慢。

关键词：铸造CoCrMo合金 固溶处理 金相组织 硬度

Effect of Heat Treatment on Microstructure and Properties of Medical Cast CoCrMo Alloy

Abstract

In this paper, the types, research status and development trend of cast CoCrMo alloy were briefly introduced. Then, the solution treatment was carried out at 1050 ℃, 1100 ℃, 1150 ℃ and 1200 ℃ for 1h, 2h and 5h respectively. The effects of heat treatment on the microstructure and mechanical properties of cast CoCrMo alloy were studied by observing the microstructure, hardness and X-ray diffraction analysis.

It was found that the mechanical properties of the cast CoCrMo alloy were enhanced after the solution treatment.

The study found,by observing the microstructure, the original tissue distribution is very uneven, there are dendritic crystals. With the prolongation of the heat preservation time, the dendritic crystals will disappear, and the number and shape of carbides in the structure do not change significantly compared with the as-cast samples. Only a few will slowly dissolve and gradually spheroidize, will be converted to supersaturated solid solution. As-Cast CoCrMo alloy as the original hardness of the lowest, Vickers hardness of 334.08, hardness will increase with the holding time.but with the extension of time, growth will become slow.

Key Words: As-cast CoCrMo alloy; Solid solution treatment; Microstructure; Hardness

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2医用钴基合金种类及成分 2

1.3 医用钴铬钼合金研究现状 4

1.3.1钴铬钼合金应用发展及存在问题 4

1.3.2CoCrMo合金的制备方法 5

1.3.3 CoCrMo合金研究进展 5

1.4本课题的研究意义 7

第二章 实验材料及方法 8

2.1 研究方案 8

2.2实验材料及设备 9

2.2.1实验材料 9

2.2.2实验设备 9

2.3实验具体流程 13

2.3.1 试样加工 13

2.3.2金相观察 14

2.3.3 硬度测试 15

2.3.4 X射线衍射分析 15

第三章 实验结果与讨论 16

3.1铸造CoCrMo合金原样金相组织和硬度分析 16

3.1.1金相组织 16

3.1.2 硬度分析 16

3.2不同热处理温度对铸造CoCrMo合金的影响 17

3.2.1 金相组织 17

3.2.2硬度分析 18

3.2.3X射线衍射分析 19

3.2.4热处理合金含量变化 20

第四章 结论与展望 23

4.1 结论 23

4.2 展望 23

参考文献 25

致 谢 27

第一章 绪论

1.1引言

近些年来，非常多的发达国家如西欧国家、美国、日本等设立了许多学科中心工程和生物材料研究中心^[18-19]。它们在人们的生活中已经慢慢变得不能被取代，因为它们几乎能够满足人们各类要求，它们具备很多优秀的功能。在人体很复杂的环境中，有很好的的强度，具备优良的效率，人体能够很好地适应，同时易于加工制造，生产成本低^[20]。目前，已经有越来越多的生物医学金属工件在临床中得到运用。

钴基合金在高温情况下功能良好，仍然保持应有的强度，同时还具备非常好的耐腐蚀性，在温度很高的情况下，耐疲劳强度很高，特别是在很热的情况下，具备非常好的耐磨损功能^[2][14]。钴基合金具备以上非常好的功能，使它能够普遍应用于比较顽劣的条件，以及要求较高的抗磨损和抗腐蚀性能的要求，除了应用于制作人造关节外，在很多方面都有应用。表1-1为钴基合金的力学特征^[1]。

表1-1钴基合金的力学特征

Table 1-1 Mechanical properties of cobalt-based alloys

现在有越来越多的生物医药材料在运用，常见的就有钴基合金，被用来制造人体内承重较大的人工关节。ISO国际规范已将其收入，在国外，已经研讨制作出了很多种类的铸造CoCrMo合金，各自都有自己的优点，它们的耐腐蚀功能比不锈钢高出了几十倍。但是同时也存在一些缺点，其力学功能却低于不锈钢，不易于加工制造，产量低，生产成本高等，所以一般被应用为永久性植入材料。CoCrWNi锻造合金比CoCrMo合金更容易加工制造，它与不锈钢的力学特征也相差无几，从耐腐蚀性方面讲，它处于中间，具有这些优秀的特点，也因此普遍被用于制作人工关节等方面^[3]。

1.2医用钴基合金种类及成分

医用钴基合金材料也被称为钴-铬合金，对于这种材料的研究已经有了很长的时间，使用这种金属工件，首先能够满足人体内所需要的足够的机械强度和耐磨损强度，在人体内复杂的情况下有很好的的耐腐蚀功能，而且与人体自身也有很好的适应性，生产成本低，制作简单，近年来得到了普遍的运用。可以对它们分为主要的两种，根据加工方法不同：一种是经过铸造加工，通常状况下是铬钼（CoCrMo）合金；另一种是通过热锻加工，通常状况下是钴镍铬钼（CoNiCrMo）合金^[15]。这些合金都已经有了几十年的运用历史了，最初是用在牙齿方面，解决人体的口腔问题，后来经过学者们不断地研究改进，提高各种情况下的功能，在制作人工关节方面有了更多的应用。铸造CoCrMo合金在一般情况下还是采用以前的加工方法，所以很多性能不能达到，不能更好地满足人们的需求，这就在生产运用中存在一系列的问题。后来又研究制作出几种功能比较好的合金，它们的综合性能都比较优异，强度和耐腐蚀性能都得到了增强，而且制作简单，生产成本降低。近些年来又研究出了其他加工条件的合金，与前面的相比较，它在生产运用中，能够长时间使用，不容易发生变形^[17]。

请支付后下载全文，论文总字数：20889字