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钴基合金
钴基合金分为两类:铸造合金和(热)锻造合金。特别是,四种钴铬合金通常用于生物医学应用:
ASTM F75:Co-28Cr-6Mo,铸造合金;
ASTM F799:Co-28Cr-6Mo,热力学处理的合金;
ASTM F90:Co-20Cr-15W-10Ni,可锻合金;
ASTM F562:Co-35Ni-20Cr-10Mo,锻造合金。
这些合金的化学成分和机械性能列于表4.5中。必须强调的是,尽管ASTM75和ASTM799合金具有相似的成分,但是不同的加工方法会导致不同的机械性能(表4.5)。此外,ASTM F90和ASTM F562中的钴含量低于ASTM75和ASTM799中的钴含量。相反,ASTM F562包含更多的镍,而ASMT包含更多的钨(表4.5)。
生物医学领域中使用的四种主要Co-Cr合金的化学成分(%Max)和力学性能
元素ASTM F75 ASTM F799 ASTM F90 ASTM F562
钴58.9–69.5 58–59 45.5–56.2 29.0–38.8
铬27.0–30.0 26.0–30.0 19.0–21.0 19.0–21.0
MO5.0–7.0 5.0–7.0 – 9.0–10.5
W0.2–14.0 – 16.0 –
NI2.5 1.0 9.0–11.0 33.0–37.0
锰1.0 1.0 2.00 0.15
硅1.0 1.0 0.40 0.15
铁0.75 1.5 3.00 1.0
C0.35 0.35 0.15 0.025
NI0.25 0.25 – –
P0.02 – 0.04 0.015
钛0.10 – – 1.0
S0.01 – 0.03 0.010
ASTMF75 ASTMF799 ASTMF90 ASTM F562
即时/已退火 粉末冶金/热等静压 热锻 退火 44%的冷加工 热锻 冷加工
弹性模量(GPa) 210 253 210 210 210 232 232
屈服强度(MPa) 450 841 896–1200 448–648 1606 965–1000 1500
拉伸强度(MPa) 655 1277 1399–1586 951–1220 1896 1206 1795
钴基合金可以说是非磁性的,耐磨且耐腐蚀的,并且在高温下稳定。基于形成Cr 2 O 3的钝化薄层,这些合金的耐腐蚀性类似于不锈钢。Co-Cr合金的两个基本元素形成高达65%Co的固溶体。添加钼以产生更细的晶粒,从而在铸造或锻造后产生更高的强度。铬增强了合金的耐腐蚀性以及固溶强化。
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