日本大同特殊鋼公司開發(fā)成功的醫(yī)用鈦合金TNTZ（Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr），是由生體相容性極佳的合金元素所組成，并且具有與人體骨骼組織很接近的低的彈性模量，確保了其與人體骨骼的高度相容性，合金具有優(yōu)良的力學(xué)性能和冷加工性能。但是，合金的強度還不足以滿足在人體內(nèi)長期服役的要求。日本東北大學(xué)材料學(xué)院的研究人員對此進行了研究。
設(shè)計研究方案時，首先考慮到添加合金元素，但價格是影響鈦合金廣泛應(yīng)用的最大障礙，況且又是醫(yī)用鈦合金，一旦價格問題影響該合金的推廣應(yīng)用，研究便失去了實際意義。后來想到了間隙元素諸如氧和氮，價格便宜生物兼容性又好，這也是目前醫(yī)用鈦及鈦合金設(shè)計的熱點應(yīng)用。最終研究人員選擇了氧。
熔煉過程中通過添加TiO2制備了三個具有不同氧含量的TNTZ鈦錠，它們的氧含量分別為（質(zhì)量%）：0.14、0.33和0.70。將錠子熱模鍛為直徑約為20mm的圓棒，然后熱軋和固溶處理。研究結(jié)果如下：
隨著氧含量的增加，拉伸強度和0.2%屈服應(yīng)力增大，延伸率變化特殊，是先抑后揚；
氧含量為0.70合金的強度和塑性最好，并發(fā)現(xiàn)存在屈服現(xiàn)象和應(yīng)變硬化；
隨著氧含量的增加，TNTZ合金的拉伸塑性變形模式由變形誘導(dǎo)馬氏體轉(zhuǎn)變→復(fù)滑移；
強度和塑性最佳平衡點的氧含量為（質(zhì)量%）0.70左右。
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