Medical implant titanium alloy and preparation method of the invention relates to a low elastic modulus and high fatigue strength of the alloy components and the weight percentage: Nb:30wt% ~ 33wt% ~ 6wt% ~ Mo:2wt%; Zr:1wt%; 4wt%; O:0.20wt% ~ 0.40wt%, the rest is Ti; the concrete steps are: alloy was prepared by vacuum non self the consumption of the electric furnace to obtain homogeneous alloy ingot, bar at 850 C, 950 C after solution treatment after hot forging, then cooled to room temperature; cold rolling deformation, deformation is 80% 90%; finally, aging heat treatment, the heating temperature is 400 DEG C 500 DEG C, the holding time is 1H 12h. The present invention after cold rolling and heat treatment, the strength was significantly higher than that of the most widely used medical implant titanium alloy Ti 6Al 4V, Ti 6Al fatigue strength and elastic modulus of 4V, while only 52% of 4V 6Al Ti, biocompatibility and mechanical compatibility more excellent, can be used for preparation of Bio Medical implants.
【技术实现步骤摘要】
一种低弹性模量高疲劳强度的医用植入钛合金及制备方法
本专利技术涉及一种低弹性模量高疲劳强度的医用植入钛合金及制备方法,属于钛合金材料设计及制备
技术介绍
钛及其合金具有优异的力学性能以及在体液环境中的高耐蚀性,是人工关节和牙种植体等人体硬组织修复与替代的首选材料。Ti-6Al-4V的抗拉强度高(895MPa-930MPa),疲劳性能优异(在应力比0.1、循环周次107的条件下,疲劳极限达到470-540MPa),可确保在人体中服役20年以上不发生疲劳断裂,是当前应用最广泛的种植材料。但Ti-6Al-4V现存的问题是:①合金含对人体有害的V、Al元素,尤其是V有细胞毒性,长期使用存在安全隐患。②合金主要由高弹性模量的α相组成,合金的弹性模量(106GPa)远高于人体骨骼(10-30GPa),弹性模量的严重失配使植入体与骨骼的界面产生“应力屏蔽效应”,长期使用将发生骨质吸收和骨质疏松,导致植入体无菌松动,缩短使用寿命。近年来,世界各国均投入大量人力物力致力于新型医用钛合金开发研究,通过添加对人体友好的Nb、Ta、Zr、Mo、Sn等元素和微观组织调控(主要由低弹性模量的β相组成),使新型医用β钛合金的弹性模量显著降低,有利于提高种植体的使用寿命。典型的合金成分有美国的Ti-35Nb-5Ta-7Z、日本的Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr等。但目前关于新型医用低弹性模量β钛合金的研究还存在一些问题:①当合金在固溶态(由β相组成)的弹性模量降低到55GPa-65GPa时,其抗拉强度也同步降低(一般小于800MPa),达不到强度的要求。②通过对固溶态合金进 ...
【技术保护点】
一种低弹性模量高疲劳强度的医用植入钛合金,其特征在于,所述钛合金的组份以重量百分比计算为:Nb:30wt%~33wt%;Zr:1wt%~6wt%;Mo:2wt%~4wt%;O:0.20~0.40wt%,余量为Ti。
【技术特征摘要】
1.一种低弹性模量高疲劳强度的医用植入钛合金,其特征在于,所述钛合金的组份以重量百分比计算为:Nb:30wt%~33wt%;Zr:1wt%~6wt%;Mo:2wt%~4wt%;O:0.20~0.40wt%,余量为Ti。2.一种如权利要求1所述的一种低弹性模量高疲劳强度的医用植入钛合金的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:第一步:根据钛合金成分,以Ti、Nb、Zr、Mo和TiO2为原料配制合金;第二步:将配好的原料置于磁搅拌真空非自耗电弧炉中反复熔炼,得到成分均匀的铸锭;第三步:将铸锭热锻成棒材,经固溶处理后投入水中淬火冷却;第四步:车削去除棒材表面的氧化皮,然后在室温下进行冷形变加工;第五步:将棒材置于石英管中抽真空密封,在热处理炉中进行时效热处理,随后投入水中冷却至室温。3.根据权利要求2所述的一种低弹性模量高疲劳强度的...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈锋,蓝春波,吴雨,余新泉,张友法,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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