一种TA3冷轧板材和TA3冷轧板材细晶强化方法技术

本发明专利技术涉及金属材料领域，公开了一种TA3冷轧板材细晶强化方法，该方法包括：板坯的制作、热轧、冷轧和退火，板坯的制作原料中含有0.1-0.3重量％的Fe元素、0.1-0.3重量％的O元素；所述热轧温度为800-900℃，所述热轧的终轧温度不大于700℃，所述热轧后得到的热轧半成品厚度为2-8mm，所述热轧的末轧程变形率不小于45％；所述冷轧的末轧程变形率不小于35％；所述退火的温度为580-650℃，所述退火的保温时间为30-60分钟。采用本发明专利技术的细晶强化方法制备的TA3冷轧板材的晶粒度达到8-9级，可代替部分低Al低V的医用钛合金，具有优良的市场前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种TA3冷轧板材，以及一种TA3冷轧板材细晶强化方法和一种由该方法得到的TA3冷轧板材。
技术介绍
众所周知，近几年来，生物医用金属材料每年保持15-20％的增长趋势，由于钛及钛合金比强度高弹性模量接近自然骨，耐蚀性好以及优良的生物相容性和加工成形性，在骨科植入领域得到越来越多的应用。传统的外科植入件Ti-6Al-4V钛合金曾经在外科植入领域有相当广泛的应用。但近年来也发现一些问题，首先，由于存在V元素，V元素存在毒性的问题在患者植入后期逐渐体现出来，其次，也有研究指出Al元素也会对人的神经系统造成影响。因此，低Al低V的钛及钛合金，无毒害的Mo、Nb、Zr元素钛合金，在医疗器械和外科植入领域的发展和应用开始扩大。其中纯钛细晶强化材料便是其中的发展方向之一。纯钛的强度相对较低，其早期在医疗领域特别是大承载部件的使用受到限制，但由于近年来加工技术及加工能力的快速提高，使纯钛通过细晶强化来达到钛合金的强度，以满足高承载医疗用钛的使用需求成为可能；同时，纯钛的无合金元素潜在危害的优势可以得到保留。例如：目前已经可以通过等径弯曲通道变形法(ECAP法)使纯钛晶粒度达到纳米级，强度达到1100MPa以上(达到Ti-6Al-4V水平)，但由于ECAP法难以实现工业化大规模生产，故在工业上的应用受限。因此，优化细晶强化工艺成为生产可替代低Al低V的钛及钛合金的TA3冷轧板材的关键。>
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有的TA3冷轧板材细晶强化方法难以获得强度和加工塑性兼具的TA3冷轧板材且成本较高的缺陷，提供了一种强度较高和加工塑性较好的TA3冷轧板材，还提供了一种能够获得强度较高和加工塑性较好且成本较低的TA3冷轧板材细晶强化方法及其制备的TA3冷轧板材。本专利技术的专利技术人通过深入的研究发现：通过控制板坯组成成分、热轧、冷轧、退火等工序，特别是通过在板坯的制作原料中混入特定量的Fe元素和O元素；在热轧中控制热轧温度、终扎温度、热轧后得到的热轧半成品厚度以及热轧的末轧程变形率；在冷轧中控制冷轧的末轧程变形率；控制退火的温度和退火的保温时间来细化TA3冷轧板材的晶粒，从而可得到成品力学性能好，特别是强度较高且加工塑性优良的TA3冷轧板材，从而完成了本发明。本专利技术提供了一种TA3冷轧板材，该TA3冷轧板材含有Ti元素、Fe元素和O元素，以TA3冷轧板材的总量为基准，所述Ti元素的含量为99.4-99.8重量％，所述Fe元素的含量为0.1-0.3重量％，所述O元素的含量为0.1-0.3重量％。。本专利技术还提供了一种TA3冷轧板材细晶强化方法，该方法包括：板坯的制作、热轧、冷轧和退火，其特征在于，板坯的制作原料中含有0.1-0.3重量％的Fe元素、0.1-0.3重量％的O元素；所述热轧温度为800-900℃，所述热轧的终轧温度不大于700℃，所述热轧后得到的热轧半成品厚度为2-8mm，所述热轧的末轧程变形率不小于45％；所述冷轧的末轧程变形率不小于35％；所述退火的温度为580-650℃，所述退火的保温时间为30-60分钟。本专利技术还提供由上述方法制备的TA3冷轧板材。采用本专利技术的细晶强化方法制备的TA3冷轧板材，其成品力学性能达到屈服强度ReL为500-530MPa，抗拉强度Rm为580-610MPa，断后伸长率A为28-32％，性能完全满足GB/T13810-2007的要求，抗拉强度Rm及屈服强度ReL较现有技术提高约100MPa。采用本专利技术的细晶强化方法制备的TA3冷轧板材的晶粒度达到8-9级，可代替部分低Al低V的医用钛合金，具有优良的市场前景。本专利技术提供的TA3冷轧板材细晶强化方法成本低，流程简单，可以实现工业化大规模生产。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术实施例1制备的TA3冷轧板材的显微组织照片；图2是本专利技术实施例4制备的TA3冷轧板材的显微组织照片；图3是本专利技术对比例3制备的TA3冷轧板材的显微组织照片。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。TA3冷轧板材指的是成分满足GB/T3620.1-2007中的TA3成分要求的材料，最终通过室温轧制成型的板材，一般用于医疗器械和外科植入领域。本专利技术提供一种TA3冷轧板材，该TA3冷轧板材含有Ti元素、Fe元素和O元素，以TA3冷轧板材的总量为基准，所述Ti元素的含量为99.4-99.8重量％，所述Fe元素的含量为0.1-0.3重量％，所述O元素的含量为0.1-0.3重量％。在本专利技术中，所述TA3冷轧板材中还可能含有杂质，主要包括C、N和H元素等，当含有这些杂质时，各元素的量的总和仍然满足100％。在本专利技术中，尽管当TA3冷轧板材的组成在上述范围内时就可以实现本专利技术的目的，但是为了获得增强的TA3冷轧板材强度和较优良的加工塑性，优选情况下，所述TA3冷轧板材，以TA3冷轧板材的总量为基准，所述Ti元素的含量为99.5-99.6重量％，所述Fe元素的含量为0.2-0.25重量％，所述O元素的含量为0.2-0.25重量％。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述TA3冷轧板材的晶粒度为8级以上，进一步优选，晶粒度为8-9级。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述TA3冷轧板材的晶粒尺寸为15.9-22.5μm，进一步优选为15.9-18.9μm。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述TA3冷轧板材的屈服强度ReL为500-530MPa，抗拉强度Rm为580-610MPa，断后伸长率A为28-32％。本专利技术提供的TA3冷轧板材成品力学性能好，特别是强度较高且加工塑性优良，可代替部分低Al低V的医用钛合金，具有优良的市场前景。本专利技术提供的TA3冷轧板材只要具有前述特征即可实现本专利技术的目的，对其制备方法无特殊要求，凡是能够制备出具有前述特征和性质的TA3冷轧板材的方法均可用于本专利技术，针对本专利技术，优选TA3冷轧板材按照如下方法制备，该方法包括：板坯的制作、热轧、冷轧和退火，其中，板坯的制作原料中含有0.1-0.3重量％的Fe元素、0.1-0.3重量％的O元素；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种TA3冷轧板材，其特征在于，该TA3冷轧板材含有Ti元素、Fe元素和O元素，以TA3冷轧板材的总量为基准，所述Ti元素的含量为99.4‑99.8重量％，所述Fe元素的含量为0.1‑0.3重量％，所述O元素的含量为0.1‑0.3重量％。

【技术特征摘要】
1.一种TA3冷轧板材，其特征在于，该TA3冷轧板材含有Ti元素、
Fe元素和O元素，以TA3冷轧板材的总量为基准，所述Ti元素的含量为
99.4-99.8重量％，所述Fe元素的含量为0.1-0.3重量％，所述O元素的含量
为0.1-0.3重量％。
2.根据权利要求1所述的TA3冷轧板材，其中，以TA3冷轧板材的总
量为基准，所述Ti元素的含量为99.5-99.6重量％，所述Fe元素的含量为
0.2-0.25重量％，所述O元素的含量为0.2-0.25重量％。
3.根据权利要求1或2所述的TA3冷轧板材，其中，所述TA3冷轧板
材的晶粒度为8级以上，优选为8-9级；所述TA3冷轧板材的晶粒尺寸为
15.9-22.5μm，优选为15.9-18.9μm；所述TA3冷轧板材的屈服强度ReL为
500-530MPa，抗拉强度Rm为580-610MPa，断后伸长率A为28-32％。
4.一种TA3冷轧板材细晶强化方法，该方法包括：板坯的制作、热轧、
冷轧和退火，其特征在于，
板坯的制作原料中含有0.1-0.3重量％的Fe元素、0.1-0.3重量％的O元
素；
所述热轧温度为800-900℃，所述热轧的终轧温度不大于700℃，所述
热轧后得到的热轧半成品厚度为2-8mm，所述热轧的末轧程变形率不小于
45％；
所述冷轧的末轧程变形率...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昌高，王怀柳，
申请(专利权)人：攀钢集团江油长城特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51