超細晶純鈦無毒,具有良好的生物相容性和優(yōu)異的機械性能,受到醫(yī)學研究者的青睞[1]
目前,大尺寸塊體超細晶純鈦的有效制備方式是劇烈塑性變形[2]
等徑彎曲通道變形(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)是最具工業(yè)應用前景的劇烈塑性變形技術之一
但是,ECAP變形的均勻性較差且存在晶粒細化極限和強度極限[3]
ECAP變形后進行塑性變形處理(冷拔、軋制和旋鍛等),能進一步細化晶粒和提高強度[4,5]
在結構件的服役過程中,疲勞性能極為重要
結構件的使用壽命,分為疲勞裂紋萌生壽命和疲勞裂紋擴展壽命
疲勞裂紋萌生壽命是微觀缺陷發(fā)展到宏觀可檢測裂紋對應的壽命,可用疲勞理論方法確定;而疲勞裂紋擴展壽命是指宏觀可檢測裂紋擴展到臨界裂紋而發(fā)生破壞這個區(qū)間的壽命,可用斷裂力學方法確定[6]
與粗晶相比,超細晶材料的疲勞極限顯著提高,而抗疲勞裂紋擴展能力則降低[7]
晶粒尺寸對疲勞性能的雙重影響在于,細晶具有較高的抗裂紋萌生性,而粗晶則具有較強的抗裂紋擴展能力[8,9]
目前,關于超細晶純鈦疲勞裂紋擴展的研究報道較少
文獻[8]對比研究了粗晶純鈦和8道次ECAP變形超細晶純鈦的疲勞裂紋擴展行為,發(fā)現(xiàn)超細晶純鈦的疲勞裂紋擴展門檻值降低,裂紋擴展速率高于粗晶純鈦
而Hyun等[10]關于6道次ECAP變形超細晶純鈦的裂紋擴展實驗結果與之相反,發(fā)現(xiàn)超細晶純鈦抗疲勞裂紋擴展能力強于粗晶純鈦,認為其主要原因是塑性誘導裂紋閉合
Fintová等[11]對4道次ECAP+冷拔(Cold Drawing,CD)復合變形制備的超細晶純鈦的研究結果表明,ECAP+CD復合變形試樣的疲勞裂紋擴展門檻值低于粗晶,裂紋擴展速率高于粗晶
超細晶純鈦的抗疲勞裂紋擴展能力與其微觀組織特征密切相關,因此研究微觀組織對超細晶純鈦疲勞裂紋擴展的影響有重要的意義
本文對比研究2道次室溫ECAP變形、ECAP+旋鍛(Rotary Swaging,RS)復合變形以及旋鍛后300℃和400℃退火1 h共4種具有不同微觀組織的超細晶純鈦的疲勞裂紋擴展行為,分析不同晶粒尺寸以及微觀組織特征對超細晶純鈦疲勞裂紋擴展行為的影響
從斷裂力學的角度分析不同狀態(tài)超細晶純鈦的疲勞裂紋擴展行為的差異
1 實驗方法
實驗用材料為熱軋純鈦TA1棒材,其化學成分列于表1
將原始TA1棒材機加工成直徑為25 mm長度為150 mm的棒狀試樣
為了減小變形過程中摩擦產(chǎn)生的傷害,ECAP變形前對試樣表面及模具通道內壁涂抹以石墨為主的自制潤滑劑
在室溫下使用135°專用模具以C方式(即每道次擠壓與上一道次擠壓方向沿縱軸方向旋轉180°)進行2道次ECAP變形,得到ECAP變形純鈦
將2道次ECAP變形試樣再用DT7-4III型精密旋鍛機在室溫下進行旋鍛變形,得到直徑為?10.1 mm長度為900 mm的ECAP+RS變形純鈦棒材
將ECAP+RS復合變形后的試樣再在CMT滑軌管式爐中在氬氣氣氛保護下分別在300℃和400℃保溫退火處理1 h,得到具有4種不同顯微組織的超細晶純鈦試樣
Table 1
表1
表1純鈦的化學成分
Table 1Chemical composition of pure titanium (%, mass fraction)
C
|
H
|
O
|
N
|
Fe
|
Ti
|
<0.08
|
<0.015
|
<0.18
|
<0.03
|
<0.2
|
Bal.
|
疲勞裂紋擴展試樣,分別取自上述4種不同顯微組織的超細晶純鈦試樣
由于旋鍛后試樣尺寸的限制,使用單邊缺口拉伸試樣,其尺寸如圖1所示
試樣的長度L=85 mm,寬度W=10 mm,厚度B=2.5 mm
在試樣長度中間用電火花技術加工出長度約為1.2 mm、寬度約為0.4 mm的缺口
依據(jù)GB/T 6398-2017實驗Instron型電液伺服疲勞試驗機在室溫(273 K)靜態(tài)空氣介質中進行疲勞裂紋擴展實驗,頻率為10 Hz,應力比R為0.1的正弦波加載
用直流電位法測量裂紋的長度
圖1
圖1單邊缺口拉伸試樣的尺寸
Fig.1Geometry of specimen for crack propagation tests (unit: mm)
實驗過程中試樣端部液壓夾具之間的凈距離為4W,其應力強度因子為
KI=FBW121-aW-321.9878aW12-2.7926aW32+6.9503aW52-14.4476aW72+10.0548aW92+3.4047aW112-8.7143aW132+3.7417aW152
其中a為裂紋長度,W為試樣寬度,B為試樣厚度
用JEM-200CX型透射電子顯微鏡觀察超細晶純鈦的顯微組織,加速電壓為120 kV
先用400~3000#砂紙將TEM樣品打磨至厚度約為30 μm,再用MTP-1A電解雙噴儀進行雙噴減薄(電解液為甲醇:正丁醇:高氯酸=12:7:1,電壓為30 V,電流為50 mA,溫度約為-30℃)
使用超聲波清洗機在酒精溶液中清洗疲勞試樣斷口,用Gemini SEM 300型場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察斷口的形貌
2 實驗結果2.1 顯微組織
超細晶純鈦的微觀組織,如圖2所示
由圖2a可見,原始純鈦經(jīng)過2道次ECAP變形后晶粒拉長和破碎,形成寬度約為1 μm的板條組織
在ECAP變形過程中產(chǎn)生大量的位錯,位錯之間相互作用在板條邊界處形成較為平直的高密度位錯墻,而板條內的位錯密度較低
進一步的旋鍛變形使板條組織碎化,形成由等軸晶和位錯胞組成的平均晶粒尺寸約為200 nm的超細晶組織
由圖2b可以看出,超細晶組織晶界模糊,位錯密度較高,存在大量位錯纏結區(qū)
旋鍛變形的試樣在300℃退火處理后,平均晶粒尺寸約為250 nm,部分晶界清晰,位錯密度略有降低(圖2c)
將退火溫度提高到400℃,則晶粒長大到約為500 nm,晶界逐漸清晰,位錯密度明顯降低,并生成大量的亞晶(圖2d)
圖2
圖2超細晶純鈦的顯微組織
Fig.2Microstructures of UFG pure titanium (a) ECAP; (b) ECAP+RS; (c) annealing at 300℃ after ECAP+RS; (d) annealing at 400℃ after ECAP+RS
2.2 力學性能
超細晶純鈦的力學性能,如表2所示
可見原始純鈦的屈服強度為327 MPa,抗拉強度為479 MPa
2道次ECAP變形后屈服強度和抗拉強度增幅分別為60.6%和37.4%,經(jīng)旋鍛變形后其屈服強度和抗拉強度與原始狀態(tài)相比增幅分別為136.7%和90%
與ECAP+RS變形后的試樣相比,退火后的強度略有降低,且隨著退火溫度的提高而減小
4種超細晶純鈦的斷裂延伸率都顯著降低,斷裂延伸率隨著塑性變形量的增大而減小,隨著退火溫度的提高而增大
Table 2
表2
表2超細晶純鈦的力學性能
Table 2Mechanical properties of UFG pure titanium
Materials
|
YS/MPa
|
UTS/MPa
|
δ/%
|
As-received
|
327
|
479
|
33.5
|
ECAP
|
525
|
658
|
15.8
|
ECAP+RS
|
774
|
910
|
12.9
|
Annealing at 300℃ after ECAP+RS
|
746
|
871
|
14
|
Annealing at 400℃ after ECAP+RS
|
625
|
780
|
19
|
2.3 疲勞裂紋的擴展速率
4種超細晶純鈦的疲勞裂紋擴展速率,如圖3所示
由圖3可見,晶粒尺寸和微觀組織對超細晶純鈦疲勞裂紋擴展門檻值和近門檻區(qū)有顯著的影響
4種超細晶純鈦的擴展速率均出現(xiàn)轉折,轉折點位置對應的△Kth, crit值和門檻值△Kth列于表3
擴展速率曲線中的轉折點,將Paris區(qū)分成近門檻區(qū)與穩(wěn)定擴展區(qū)兩部分
轉折前近門檻區(qū)的裂紋擴展速率較低,但是增速較大,其中ECAP變形試樣的擴展速率高于ECAP+RS變形試樣,ECAP+RS試樣的擴展速率隨著退火溫度的提高而增加;轉折后穩(wěn)定擴展區(qū)的裂紋擴展速率相差較小,擴展速率的增速減小,曲線大致為一條直線
其中ECAP變形試樣的擴展速率比ECAP+RS變形試樣的擴展速率低,且ECAP+RS試樣的裂紋擴展速率隨著退火溫度的提高而降低
圖3
圖3超細晶純鈦的疲勞裂紋擴展速率
Fig.3Fatigue crack growth curves (a) ECAP and ECAP+RS; (b) ECAP+RS and annealing state; (c) summary of fatigue crack growth rates of four kinds of UFG pure titanium
Table 3
表3
表3超細晶純鈦的裂紋擴展參數(shù)值
Table 3Parameter values of crack propagation in UFG pure titanium
Materials
|
△Kth
/MPa?m1/2
|
△Kth, crit
/MPa?m1/2
|
ECAP
|
6.8
|
10.69
|
ECAP+RS
|
9.6
|
11.71
|
Annealing at 300℃ after ECAP+RS
|
9.2
|
11.26
|
Annealing at 400℃ after ECAP+RS
|
7.3
|
10.65
|
2.4 疲勞斷口形貌
圖4給出了4種超細晶純鈦的宏觀裂紋擴展路徑與宏觀斷口
由圖4a可見,不同狀態(tài)的超細晶純鈦其宏觀裂紋擴展路徑特征明顯:ECAP變形試樣的路徑曲折度較大,其裂紋軌跡的鋸齒狀更加明顯,而ECAP+RS變形試樣及旋鍛后退火試樣的擴展路徑十分平直
由圖4b宏觀斷口可見,ECAP變形試樣的斷口粗糙度最大,試樣的穩(wěn)定擴展區(qū)與失穩(wěn)擴展區(qū)之間有明顯的界線
在宏觀斷口的斷裂區(qū)發(fā)生明顯塑性變形,形成與試樣表面成45°角的“剪切唇”
圖4
圖4超細晶純鈦的宏觀擴展路徑和宏觀斷口
Fig.4Extended path and macroscopic fracture of UFG pure titanium (a) crack path; (b) macro fracture surface
圖5給出了4種超細晶純鈦近門檻區(qū)、擴展區(qū)以及擴展末期的疲勞斷口形貌
由圖5a~c可見,ECAP變形試樣的斷口為沿晶斷裂和穿晶斷裂的混合斷裂,斷裂面有明顯的疲勞條紋、小孔洞和二次裂紋,一些小裂縫為雙邊界(圖5中箭頭所示)
不同區(qū)域的斷口有明顯的不同,近門檻區(qū)的斷裂刻面較??;擴展區(qū)的疲勞特征明顯,有細小的疲勞輝紋;擴展末期的疲勞輝紋更為明顯,有少量的細小孔洞
ECAP變形試樣以準解理斷裂為主,有明顯的解理小平面和延性撕裂,同時能觀察到明顯的裂紋閉合(圖5b方框內)
圖5d~f給出了ECAP+RS變形超細晶純鈦的斷口微觀形貌
可以看出,與ECAP變形試樣相比,ECAP+RS變形試樣的斷口形貌有顯著的不同
主要表現(xiàn)為近門檻區(qū)斷面相對平滑,有明顯的解理臺階和高度小于2 μm的突起,具有一定河流花樣特征,并能觀察到與其平行的二次小裂紋
在擴展區(qū)有大量的二次裂紋、凹坑及小孔洞,還能觀察到細小的疲勞輝紋和光滑的小平面
擴展末期為典型塑性韌窩形貌,有大量的小韌窩和二次裂紋
圖5g~l給出了旋鍛后在300℃和400℃退火的超細晶純鈦的斷口微觀形貌
可以看出,近門檻區(qū)的斷口形貌與ECAP+RS變形試樣的斷口相似,具有一定的河流花樣特征,其二次裂紋更細?。粩U展區(qū)裂紋較近門檻區(qū)的裂紋數(shù)量增多,有大量的疲勞條紋和少量的韌窩和細小的孔洞,且隨著退火溫度的提高裂紋和韌窩的數(shù)量減少;擴展末期韌窩增多且二次裂紋較大,且隨著退火溫度的提高韌窩數(shù)量減少、撕裂棱特征減弱
圖5
圖5不同狀態(tài)超細晶純鈦的疲勞斷口形貌
Fig.5Fracture morphology of UFG pure titanium (a, d, g, j) near threshold region; (b, e, h, k) stable growth region; (c, f, i, l) at ending stage. Note that (a~c) ECAP, (d~f) ECAP+RS, (g~i) 300℃, (j~l) 400℃
3 討論
在ECAP變形和ECAP+RS復合變形時,純鈦中位錯運動的相互作用導致加工硬化和微觀組織的發(fā)展
由圖2可見,ECAP變形后形成板條組織,ECAP+RS變形后晶粒細化、板條組織消失
純鈦的塑性變形主要依靠滑移機制完成,變形過程中的位錯相互作用形成較為平直的幾何必須位錯結構[12]
在ECAP變形后的進一步旋鍛變形中,外力激活位錯運動使位錯滑移到晶界,降低了晶粒內的位錯密度
同時,晶粒旋轉和合并長大使組織中生成大量亞晶和高密度位錯[13]
因此,超細晶純鈦靜態(tài)拉伸變形時微觀組織中的高密度位錯使材料的強度提高、斷裂延伸率降低,位錯的相互作用和亞晶晶粒調節(jié)作用增強使斷裂延伸率得到保持
材料的抗裂紋擴展能力與裂紋擴展門檻值和裂紋擴展速率有關,即門檻值越高,擴展速率越低,抗疲勞裂紋擴展的能力越強
由圖3可見,疲勞裂紋擴展曲線的轉折點將Paris區(qū)分成近門檻區(qū)與穩(wěn)定擴展區(qū)兩部分,超細晶純鈦的疲勞裂紋擴展門檻值、近門檻區(qū)和穩(wěn)定擴展區(qū)主要受微觀組織、裂紋擴展方式和裂紋閉合的影響
4種超細晶純鈦的擴展速率曲線轉折前的近門檻區(qū)擴展速率差異較大,擴展速率隨著塑性變形量的增加而減小
文獻[14,15]的結果表明,Paris區(qū)轉折點代表裂紋尖端塑性區(qū)尺寸超過晶粒尺寸,且晶粒尺寸越大轉折點△Kth, crit值與門檻值△Kth的差值越大
在循環(huán)應力的作用下裂紋尖端發(fā)生屈服形成塑性區(qū),位錯由裂紋尖端發(fā)射而形成無位錯區(qū)和無位錯區(qū)外的反塞積,無位錯區(qū)使塑性區(qū)對裂紋擴展的潛力下降,而無位錯區(qū)隨著塑性區(qū)的增大而減小[16]
在近門檻區(qū)裂紋尖端塑性區(qū)小于晶粒尺寸,而塑性變形區(qū)形成的原因是由應力超過材料的屈服極限
劇烈塑性變形超細晶純鈦的強度,隨著變形量的增大而增大;旋鍛后隨著退火溫度的提高強度降低
因此,超細晶純鈦的強度越高其△Kth值越大,晶粒尺寸越大則△Kth,crit與△Kth的差值越大
對比4種超細晶純鈦擴展速率曲線轉折后的穩(wěn)定擴展區(qū)擴展速率(圖3),可見轉折后裂紋擴展速率較高且相差較小,其中ECAP+RS變形試樣的擴展速率比ECAP變形試樣的高,且旋鍛試樣的裂紋擴展速率隨著退火溫度的提高而降低
圖4表明,ECAP變形后的超細晶純鈦其裂紋擴展過程中的曲折度較大,斷口粗糙度也較大;ECAP+RS試樣和旋鍛后退火試樣的疲勞裂紋擴展路徑平直,斷口粗糙度隨溫度的提高而增大
由斷口(圖5)可見,ECAP變形試樣的裂紋為穿晶斷裂與沿晶斷裂的組合斷裂,而ECAP+RS變形后的晶粒細小,基本為沿晶斷裂
另外,ECAP+RS試樣的二次裂紋比ECAP試樣多,旋鍛后隨著退火溫度的提高二次裂紋數(shù)量減少,且ECAP+RS試樣斷口出現(xiàn)凹坑
首先,超細晶材料穩(wěn)定擴展區(qū)的塑性區(qū)大于晶粒尺寸,在卸載期間位錯的反向滑動困難,因此在循環(huán)期間損傷的累積較大,穩(wěn)定擴展區(qū)的裂紋擴展速率較高
其次,對于穩(wěn)定擴展區(qū)擴展速率的影響,由于裂紋穿過晶界的阻礙大于裂紋沿晶界擴展;旋鍛后退火試樣的組織中亞晶界增多,晶粒增大,晶界對裂紋擴展的阻礙增強
同時,到裂紋擴展的末期ECAP試樣的裂紋擴展方式不變,而ECAP+RS試樣以及旋鍛后退火試樣以塑性斷裂為主,旋鍛后塑性區(qū)較大且隨著退火溫度的提高而略有減小
因此,ECAP試樣裂紋擴展速率比ECAP+RS試樣的低,旋鍛后隨著退火溫度的提高而降低
同時,在理想線彈性條件下抵抗裂紋擴展的阻力由形成擴展裂紋的新表面所需的表面能決定
對于曲折的裂紋前沿,裂紋擴展單位長度所增加的表面能大于平直裂紋前沿裂紋擴展單位長度所增加的表面能,因此裂紋前沿越曲折的材料其抗裂紋擴展能力較強[17]
因此ECAP+RS變形和退火后裂紋擴展曲折度對降低推進裂紋擴展驅動力、減小裂紋擴展速率的作用有限,使ECAP+RS變形和退火后試樣裂紋擴展速率比ECAP試樣高
另外,由文獻[17]可知,二次裂紋的產(chǎn)生說明裂尖發(fā)生分叉,裂紋擴展單位長度消耗能量也較多,擴展阻力較大
由此可知,ECAP+RS復合變形試樣的二次裂紋對裂紋擴展阻力較大,且擴展阻力隨退火溫度的升高而降低
因此,4種超細晶純鈦的裂紋擴展速率曲線轉折點后的穩(wěn)定擴展區(qū)在微觀組織、二次裂紋和裂紋擴展曲折度的共同作用下4種超細晶純鈦穩(wěn)定擴展區(qū)擴展速率相差較小,其中ECAP+RS試樣的擴展速率高于ECAP試樣,而旋鍛后隨著退火溫度的提高而降低
另外,對比4種超細晶純鈦斷口的微觀形貌(圖5),ECAP變形超細晶純鈦的斷口表面有明顯的裂紋閉合,而ECAP+RS復合變形和退火后的超細晶純鈦的斷口表面沒有明顯的裂紋閉合
裂紋擴展受裂紋閉合影響,其閉合類型分為可塑性誘導裂紋閉合、氧化物誘導裂紋閉合和粗糙度誘導裂紋閉合[18]
其中可塑性誘導裂紋閉合條件為平面應力,即薄板試樣[11]
純鈦具有良好的耐蝕性,且斷裂表面沒有明顯的氧化痕跡
因此,4種超細晶純鈦都存在可塑性誘導裂紋閉合
其中,ECAP變形超細晶純鈦同時存在粗糙度誘導裂紋閉合,而氧化物和粗糙度對ECAP+RS變形及旋鍛后退火超細晶純鈦的裂紋閉合沒有影響或影響有限
由此可知,ECAP試樣的裂紋擴展速率最低,ECAP+RS試樣和退火試樣的擴展速率較高
4 結論
(1) 微觀組織對超細晶純鈦疲勞裂紋擴展門檻值和近門檻區(qū)有顯著的影響
在近門檻區(qū),ECAP變形試樣的疲勞裂紋擴展速率高于ECAP+RS變形試樣且旋鍛后試樣的擴展速率隨著退火溫度的提高而升高,ECAP+RS試樣的抗裂紋擴展能力較強
在Paris區(qū)存在轉折點,轉折點的△Kth, crit值與門檻值△Kth的差值隨著晶粒尺寸的減小而減小
(2) 在轉折后的穩(wěn)定區(qū)4種超細晶純鈦疲勞裂紋的擴展速率相差較小,ECAP+RS復合變形試樣的裂紋擴展速率較高,且隨著退火溫度的提高擴展速率降低
而在裂紋擴展壽命中穩(wěn)定擴展區(qū)擴展壽命占極小部分,因此轉折前的門檻值和近門檻區(qū)的擴展速率對抗裂紋擴展能力更為重要
(3) ECAP變形超細晶純鈦的斷口形貌粗糙,裂紋擴展曲折度較大,其斷裂特征為穿晶斷裂與沿晶斷裂的組合;ECAP+RS試樣和退火試樣的裂紋擴展路徑平直,其斷裂特征為沿晶斷裂
失穩(wěn)擴展區(qū)形成與試樣表面成45°的“剪切唇”
參考文獻
View Option 原文順序文獻年度倒序文中引用次數(shù)倒序被引期刊影響因子
[1]
Shin M H, Baek S M, Polyakov A V, et al.
Molybdenum disulfide surface modification of ultrafine-grained titanium for enhanced cellular growth and antibacterial effect
[J]. Sci. Rep., 2018, 8: 9907
DOIURLPMID [本文引用: 1] " />
AbstractThe influence of the microstructure and the misorientation relationship between grains on the mechanical properties is investigated in specimens of ultrafine-grained copper processed by equal channel angular extrusion (ECAE) route BC in 1, 2, 4, 8, 12 and 16 passes is described. XRD peak broadening analyses showed a decrease in the lattice strain at roughly constant domain size as the number of passes increased. Analysis by TEM showed that the microstructure evolves from lamellar boundaries and elongated cells towards a more equiaxed homogeneous microstructure. On the microscale, observed by TEM, the degree of misorientation among subgrains/cells increases and the width of boundaries decreases while the cell/subgrain size remains approximately constant as the number of passes increases. Yield stress and ultimate tensile stress reach a maximum after four passes. From 4 to 16 passes the strength of the material decreases and the uniform elongation increases. It is suggested that the increase in the ductility (and decrease in strength) are associated with the operation of recovery mechanisms which decrease the boundary volume and the total dislocation density causing an increase in the mean free path of dislocations. The application of two single parameter models describing the constitutive behavior of the mechanical properties helps in the understanding of storage and annihilation of dislocations during deformation and the microstructural observations.]]>
[4]
Stolyarov V V, Zhu Y T, Alexandrov I V, et al.
Grain refinement and properties of pure Ti processed by warm ECAP and cold rolling
[J]. Mater. Sci. Eng., 2003, 343A: 43
[本文引用: 1]
[5]
Stolyarov V V, Zeipper L, Mingler B, et al.
Influence of post-deformation on CP-Ti processed by equal channel angular pressing
[J]. Mater. Sci. Eng., 2008, 476A: 98
[本文引用: 1]
[6]
Yin Z P.Structural Fatigue and Fracture[M].
Xi’an:
Northwestern Polytechnical University Press, 2012
[本文引用: 1]
(
殷之平. 結構疲勞與斷裂 [M].
西安:
西北工業(yè)大學出版社, 2012)
[本文引用: 1]
[7]
Vinogradov A.
Fatigue limit and crack growth in ultra-fine grain metals produced by severe plastic deformation
[J]. J. Mater. Sci., 2007, 42: 1797
DOIURL [本文引用: 1]
[8]
Cavaliere P.
Fatigue properties and crack behavior of ultra-fine and nanocrystalline pure metals
[J]. Int. J. Fatigue, 2009, 31: 1476
DOIURL [本文引用: 2]
[9]
Qi W, Sun Q Y, Lin X, et al.
Effect of surface nanocrystallization on fatigue behavior of pure titanium
[J]. J. Mater. Eng. Perform., 2016, 25: 241
DOIURL [本文引用: 1]
[10]
Hyun C Y, Kim H K.
Fatigue crack growth of ultrafine grained pure ti after severe plastic deformation
[J]. Solid State Phenom, 2007, 124-126: 1385
DOIURL [本文引用: 1]
[11]
Fintová S, Arzaghi M, Kuběna I, et al.
Fatigue crack propagation in UFG Ti grade 4 processed by severe plastic deformation
[J]. Int. J. Fatigue, 2017, 98: 187
DOIURL [本文引用: 2]
[12]
Wang T B, Li B L, Li Y C, et al.
High-speed deformation response of dislocation boundaries in commercially pure titanium
[J].Rare Met. Mater. Eng., 2017, 46: 1380
[本文引用: 1]
(
王同波, 李伯龍, 李穎超等.
工業(yè)純鈦位錯界面的高速形變響應
[J].
稀有金屬材料與工程, 2017, 46: 1380)
[本文引用: 1]
[13]
Wang Y B, Ho J C, Cao Y, et al.
Dislocation density evolution during high pressure torsion of a nanocrystalline NiFe alloy
[J]. Appl. Phys. Lett., 2009, 94: 191
[本文引用: 1]
[14]
Zhu L W, Wang X N, Zhu Z S, et al.
Near-threshold fatigue crack propagation behavior of TC4-DT damage tolerance titanium alloys
[J].Rare Met. Mater. Eng., 2014, 43: 1342
[本文引用: 1]
(
祝力偉, 王新南, 朱知壽等.
損傷容限型TC4-DT鈦合金近門檻區(qū)疲勞裂紋擴展行為研究
[J]. 稀有金屬材料與工程, 2014, 43: 1342)
URL [本文引用: 1]
[15]
Li J, Zhu Z S, Wang X N, et al.
Fatigue crack propagation behavior of TC4-DT alloy with quasi-β heat treatment
[J].Chin. J. Rare Met., 2017, 41: 745
[本文引用: 1]
(
李靜, 朱知壽, 王新南等.
準β熱處理工藝對TC4-DT鈦合金裂紋擴展行為的影響
[J]. 稀有金屬, 2017, 41: 745)
[本文引用: 1]
[16]
Qian C F, Li H F, Cui W Y.
Mode I crack tip plastic zone, dislocation-free zone and their effects on crack propagation
[J].Chin. J. Mater. Res., 2007, 21: 599
URL [本文引用: 1]
(
錢才富, 李慧芳, 崔文勇.
I型裂紋尖端塑性區(qū)和無位錯區(qū)及其對裂紋擴展的影響
[J]. 材料研究學報, 2007, 21: 599)
URL [本文引用: 1] class="outline_tb" " />
The commercially pure Ti (CP Ti) and equal-channel angular pressing (ECAP) processed Ti can contribute to the downsizing of medical devices with their superior mechanical properties and negligible toxicity. However, the ECAP-processed pure Ti has the risk of bacterial infection. Here, the coarse- and ultrafine-grained Ti substrates were surface-modified with molybdenum disulfide (MoS2) to improve the cell proliferation and growth with antibacterial effect for further dental applications. According to in vitro tests using the pre-osteoblast of MC3T3-E1 cell and a bacterial model of Escherichia coli (E. coli), MoS2 nanoflakes coated and ECAP-processed Ti substrates showed a significant increase in surface energy and singlet oxygen generation resulting in improved cell attachment and antibacterial effect. In addition, we confirmed the stability of the surface modified Ti substrates in a physiological solution and an artificial bone. Taken together, MoS2 modified and ECAP-processed Ti substrates might be successfully harnessed for various dental applications.
[2]
Wang M, Yang Y Q, Luo X.
Research status in preparation and properties of uitra-fine grained Ti alloys
[J].Mater. Rep., 2013, 27(13): 94
(
王苗, 楊延清, 羅賢.
超細晶鈦合金的制備及性能研究現(xiàn)狀
[J]. 材料導報, 2013, 27(13): 94)
[3]
Torre F D, Lapovok R, Sandlin J, et al.
Microstructures and properties of copper processed by equal channel angular extrusion for 1-16 passes
[J]. Acta Mater., 2004, 52: 4819
" />
用裂紋與位錯的相互作用模擬了刃型位錯從Ⅰ型裂紋尖端沿多個滑移面的發(fā)射,得到了裂紋尖端周圍塑性區(qū)和無位錯區(qū)的形狀和大小.結果表明,與宏觀斷裂力學算出的塑性區(qū)形狀相比,本文給出的塑性區(qū)向裂紋前方傾斜;無位錯區(qū)的形狀與塑性區(qū)的相似.以應變能密度因子理論為判據(jù),當存在明顯的無位錯區(qū)時,塑性區(qū)使裂紋擴展的潛力下降,但擴展方向不變;而當塑性區(qū)充分發(fā)展、無位錯區(qū)的作用減小或消失后,裂紋擴展的方向可能發(fā)生變化.
[17]
Zhang S F, Zeng W D, Long Y, et al.
Fatigue crack growth of TC17 titanium alloy with three microstructures
[J].Rare Met. Mater. Eng., 2018, 47(12): 167
[本文引用: 2]
(
張賽飛, 曾衛(wèi)東, 龍雨等.
三種組織TC17合金的疲勞裂紋擴展行為
[J]. 稀有金屬材料與工程, 2018, 47(12): 167)
[本文引用: 2]
[18]
Zerbst U, Vormwald M, Pippan R, et al.
About the fatigue crack propagation threshold of metals as a design criterion-A review
[J]. Eng Fract Mech, 2016, 153: 190
Molybdenum disulfide surface modification of ultrafine-grained titanium for enhanced cellular growth and antibacterial effect
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2018
聲明:
“超細晶純鈦疲勞裂紋的擴展行為” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)