一种低弹性模量钛钽锆形状记忆合金及其制备方法，涉及一种合金。提供一种具有生物相容性好，弹性模量较低的低弹性模量钛钽锆形状记忆合金及其制备方法，所述低弹性模量钛钽锆形状记忆合金在生物医学领域，尤其是作为生物植入物材料有广泛的应用前景。其组成及其按质量百分比的含量为钛３９％～５１％、钽４０％～５５％、锆３％～１２％。将钛、钽和锆原料放入炉内抽真空，充入氩气熔炼得钛钽锆形状记忆合金锭材；将钛钽锆形状记忆合金锭材热处理，随炉冷却；将经过热处理的钛钽锆形状记忆合金锭材热轧，将钛钽锆形状记忆合金锭材热轧成片状合金材料；将片状合金材料用线切割方法切成试样，热处理后淬火，即得低弹性模量钛钽锆形状记忆合金。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种合金，尤其是涉及一种低弹性模量钛钜锆(TiTaZr)形状记忆合金材料 及其制备方法。
技术介绍
目前已经开发的比较成熟的NiTi、Cu基和Fe基形状记忆合金，在生物医学、电气控制、 航空航天、信息交通和日常生活等领域显示出广泛的应用前景，并己形成规模化发展的高新 技术产业(1、徐祖耀著，形状记忆材料，上海交通大学出版社，2001; 2、K.0tsuka,C.M.Wayman, ShapeMemoryMaterials, Cambridge University Press, 1988; 3、赵连城，蔡伟，郑玉峰著，合 金的形状记忆效应与超弹性，国防工业出版社，2002)。目前，只有NiTi基合金比较广泛用于生物医学领域，范围涉及心血管科、牙科骨科、 耳鼻喉科和放射科介医学等(1、徐祖耀著，形状记忆材料，上海交通大学出版社，2001; 2、 K.Otsuka,C.M.Wayman, Shape Memory Materials, Cambridge University Press, 1988; 3、赵连城 蔡伟郑玉峰著，合金的形状记忆效应与超弹性，国防工业出版社，2002; 4、 M. Niinomi, Recent research and development in titanium alloys for biomedical applications and healthcare goods, Sci. & Tech. of Adv. Mater. ,4, 2003， 445-454)，然而，Ni离子不仅在动物和人体实验中 表现相当的致癌性，而且是金属中致敏性很强的元素，NiTi基记忆合金在使用中因Ni离子 析出可能造成的生物相容性下降是人们一直担心的问题(5、 H. F. Hildbrand, J.C. Hornez， Biological response and biocompantibility, In: Metals as biomaterials, Edired by J. A. Helsen， H. J. Breme, John Wiley&Sons Ltd. ,1998)。因此，对生物相容性好的无镍钛基形状记忆合金的研究 越来越受到人们的关注，研究比较集中在Ti-Mo基和Ti-Nb基合金(6、 M. Niinomi, Recent research and development in titanium alloys for biomedical applications and healthcare goods, Sci, & Tech. of Adv. Mater. ，4， 2003， 445-454; 7、 S. Miyazaki et al., Development and characterization of Ni-free Ti-base shape memory and superelastic alloys, Materials Science and Engineering A 438-440 (2006) 18-24。Ti-Ta合金具有形状记忆效应，且生物相容性好，但是合金的弹性模量相对人骨还是太 高，作为植入材料可能会出现"应力屏蔽"，影响了合金的应用(8、 Y丄.Zhou etal. Corrosion resistance and biocompatibility of Ti-Ta alloys for biomedical applications Materials Science andEngineering A 398 (2005) 28—36; 9、 Y丄.Zhou et al.， Effects of Ta content on Young's modulus and tensile properties of binary Ti—Ta alloys for biomedical applications Materials Science and Engineering A 371 (2004) 283—290)。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有生物相容性好，弹性模量较低的低弹性模量钛钽锆形状 记忆合金及其制备方法，所述低弹性模量钛钽锆形状记忆合金在生物医学领域，尤其是作为 生物植入物材料有广泛的应用前景。本专利技术的技术方案是通过选取生物相容性好且能降低Ti合金的弹性模量的合金元素Ta 和Zr。本专利技术所述的低弹性模量钛钽锆形状记忆合金的组成及其按质量百分比的含量为钛 39% 51%、钽40% 55%、锆3% 12%。本专利技术所述的低弹性模量钛钽锆形状记忆合金的制备方法包括以下步骤1) 将钛、钽和锆原料放入炉内，抽真空，充入氩气，熔炼，得钛钽锆形状记忆合金锭材；2) 将钛钽锆形状记忆合金锭材热处理，随炉冷却；3) 将经过热处理的钛钼锆形状记忆合金锭材热轧，将钛钽锆形状记忆合金锭材热轧成 片状合金材料；4) 将得到的片状合金材料用线切割方法切成试样，热处理后，淬火，即得到低弹性模 量钛钽锆形状记忆合金。将钛、钽和锆原料放入炉内，抽真空，充入氩气，熔炼的温度最好为1700 3000°C。钛、 钽和锆原料的纯度最好不小于99.5%。最好将钛、钽和锆原料放入非自耗真空电弧炉内，抽 真空的真空度至少6xlO—Spa，充入氩气至0.5 0.,6><10^&，熔炼至少7次。 将钛钽锆形状记忆合金锭材热处理的温度最好为950 1000'C。 将经过热处理的钛钽锆形状记忆合金锭材热轧的温度最好为850 90(TC 。； 将得到的片状合金材料用线切割方法切成试样，热处理后的淬火最好采用冰水淬火。 将钛钽锆形状记忆合金锭材热处理的真空度最好为2xl(T3 5xl(T3Pa，热处理的时间至 少24h。片状合金材料的厚度最好为0.7 0.9mm。将得到的片状合金材料用线切割方法切成试样最好为观铃状拉伸试样和矩形长条试样， 试样的热处理的温度最好为800 850°C，热处理的时间至少20 30min。本专利技术的TiTaZr形状记忆合金的优点在TiTa合金的基础上，通过添加一定量Zr元素降低合金的弹性模量，可使该合金具有较低的弹性模量和良好的记忆效应。采用三点弯曲和 拉伸实验对该合金的弹性模量、拉伸性能和记忆效应进行测试，实验结果表明该片材具有较 低的弹性模量和较好的形状记忆效应。这类合金的室温抗拉强度为480 660MPa，断裂延伸 率6% 18%，弹性模量为46 71GPa，形状记忆可回复应变为1.3% 3.2%。本专利技术所述的低弹性模量钛钽锆形状记忆合金材料可作为生物医用材料，在生物医学等 领域，所述的生物医用材料为生物植入物材料，有广泛的应用前景。附图说明图1为Ti39Ta55Zr6合金片材在室温拉伸时的应力应变曲线。在图1中，横坐标为拉伸应 变Tensile Strain (%)，纵坐标为拉伸应力Tensile Stress (MPa)。图2为Ti39Ta55Zr6合金片材在预应变为4.9%时的拉伸应力应变曲线。在图2中，下方的 箭头表示预变形后加热到50(TC时的应变回复本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低弹性模量钛钽锆形状记忆合金，其特征在于其组成及其按质量百分比的含量为钛３９％～５１％、钽４０％～５５％、锆３％～１２％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：马云庆，金万军，杨水源，张锦彬，黄艺雄，施展，王翠萍，刘兴军，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]
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