一种具有记忆功能的合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有记忆功能的合金材料及其制备方法，合金材料的主要金属元素为钛、锆和钙，含有微量金属元素镍、铬、铌和铁。制备流程为，将金属元素材料进行真空熔炼，然后进行热锻压，最后进行真空热处理。本发明专利技术的合金材料只含有微量镍，不对人体造成伤害。本发明专利技术的合金材料在经过锻压后，具有优异的形状记忆性能和金属切割加工性能。在经过真空热处理后，合金材料的超弹性性能优越。合金材料中的一个主金属元素为钙，钙的成本低，而且对于生物体的适应性良好，能够使本合金材料广泛应用于生物体医疗领域中。

【技术实现步骤摘要】
一种具有记忆功能的合金材料及其制备方法
本专利技术涉及金属材料的制备工艺，尤其涉及一种具有记忆功能的合金材料及其制备方法。
技术介绍
形状记忆合金(shapememoryalloy)在临床医疗领域内有着广泛的应用，例如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各类腔内支架、栓塞器、心脏修补器、血栓过滤器、介入导丝和手术缝合线等等，记忆合金在现代医疗中正扮演着不可替代的角色。目前记忆合金中的代表是钛镍合金，但是合金中的镍含有毒性元素。一般的钛镍合金的镍含量对人体造成伤害，导致钛镍合金在生物体中的使用受到的限制。而其它的记忆合金材料也有形状记忆性能差、超弹性范围窄等问题。
技术实现思路
为解决现有记忆合金形状记忆性能差、超弹性范围窄以及含有毒性金属，本专利技术提供了一种具有优异的形状记忆性能和超弹性，且对人体无害的合金材料和制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：一种具有记忆功能的合金材料，所述合金材料的主要金属元素为钛、锆和钙，含有微量金属元素镍、铬、铌和铁，各元素的组分质量百分比为钛53-62％、锆25-31％、钙10-15％、镍1-2％、铌1-3％以及铁和铬中的一种或两种，其质量百分比为0.5-1％。上述具有记忆功能的合金材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照质量百分比，称取钛53-62％、锆25-31％、钙10-15％、镍1-2％、铌1-3％、铁和铬合计0.5-1％；步骤二：将步骤一中的金属材料进行真空熔炼，真空度为3×10-3Pa～4×10-3Pa，在1500-1600℃的熔炼为合金锭材；步骤三：对步骤二中的合金锭材进行热锻压，热锻压的温度为800-850℃；步骤四：将步骤三中的合金锭材放入真空炉中进行热处理，所述真空炉的真空度为3×10-3Pa～4×10-3Pa，温度为600-750℃，热处理时间为2-2.5小时，热处理完成后随炉冷却至室温，得到具有记忆功能的合金材料。优选的，所述金属元素的纯度均为99.9％。让合金材料中不含有其它杂质，避免影响合金材料的性能。优选的，在步骤二真空熔炼的过程中，使用等离子弧穿透合金熔融物。等离子弧可以最大限度地利用热能，等离子体带着热量进入熔融物的深层，能够降低冶炼装置中金属过热；减少金属中气体、非金属杂质及有害杂质的含量。优选的，步骤三中的锻压温度阶梯式上升，在初始升温时，升温速率为90-100℃/小时，在锻压温度达到650℃后，升温速率为150-155℃/小时。阶梯式升温能够防止金属过热，以及到达一定的温度后，升温速率慢影响金属深层和外层产生温度差异。本专利技术一种具有记忆功能的合金材料及其制备方法的有益效果为：本专利技术的合金材料只含有微量镍，不对人体造成伤害。本专利技术的合金材料在经过锻压后，具有优异的形状记忆性能和金属切割加工性能。在经过真空热处理后，合金材料的超弹性性能优越。合金材料中的一个主金属元素为钙，钙的成本低，而且对于生物体的适应性良好，能够使本合金材料广泛应用于生物体医疗领域中。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细阐述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制专利技术的范围。实施例1：一种具有记忆功能的合金材料，所述合金材料的主要金属元素为钛、锆和钙，含有微量金属元素镍、铬、铌和铁，各元素的组分质量百分比为钛53％、锆30％、钙14％、镍1％、铌1％、铁和铬中的一种或两种，其质量百分比为1％。上述具有记忆功能的合金材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照质量百分比，称取钛53％、锆30％、钙14％、镍1％、铌1％、铁和铬合计1％；步骤二：将步骤一中的金属材料进行真空熔炼，真空度为3×10-3Pa，在1500℃的熔炼为合金锭材；步骤三：对步骤二中的合金锭材进行热锻压，热锻压的温度为800℃；步骤四：将步骤三中的合金锭材放入真空炉中进行热处理，所述真空炉的真空度为3×10-3PaPa，温度为750℃，热处理时间为2小时，热处理完成后随炉冷却至室温，得到具有记忆功能的合金材料。进一步的，所述金属元素的纯度均为99.9％。让合金材料中不含有其它杂质，避免影响合金材料的性能。优选的，在步骤二真空熔炼的过程中，使用等离子弧穿透合金熔融物。等离子弧可以最大限度地利用热能，等离子体带着热量进入熔融物的深层，能够降低冶炼装置中金属过热；减少金属中气体、非金属杂质及有害杂质的含量。进一步的，步骤三中的锻压温度阶梯式上升，在初始升温时，升温速率为100℃/小时，在锻压温度达到650℃后，升温速率为150℃/小时。阶梯式升温能够防止金属过热，以及到达一定的温度后，升温速率慢影响金属深层和外层产生温度差异。实施例2：一种具有记忆功能的合金材料，所述合金材料的主要金属元素为钛、锆和钙，含有微量金属元素镍、铬、铌和铁，各元素的组分质量百分比为钛58％、锆26％、钙12％、镍1.5％、铌1.5％、铁和铬中的一种或两种，其质量百分比为1％。上述具有记忆功能的合金材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照质量百分比，称取钛58％、锆26％、钙12％、镍1.5％、铌1.5％和铬1％；步骤二：将步骤一中的金属材料进行真空熔炼，真空度为4×10-3Pa，在1600℃的熔炼为合金锭材；步骤三：对步骤二中的合金锭材进行热锻压，热锻压的温度为850℃；步骤四：将步骤三中的合金锭材放入真空炉中进行热处理，所述真空炉的真空度为4×10-3Pa，温度为600℃，热处理时间为2.5小时，热处理完成后随炉冷却至室温，得到具有记忆功能的合金材料。进一步的，所述金属元素的纯度均为99.9％。让合金材料中不含有其它杂质，避免影响合金材料的性能。进一步的，在步骤二真空熔炼的过程中，使用等离子弧穿透合金熔融物。等离子弧可以最大限度地利用热能，等离子体带着热量进入熔融物的深层，能够降低冶炼装置中金属过热；减少金属中气体、非金属杂质及有害杂质的含量。进一步的，步骤三中的锻压温度阶梯式上升，在初始升温时，升温速率为90℃/小时，在锻压温度达到650℃后，升温速率为155℃/小时。阶梯式升温能够防止金属过热，以及到达一定的温度后，升温速率慢影响金属深层和外层产生温度差异。实施例3：一种具有记忆功能的合金材料，所述合金材料的主要金属元素为钛、锆和钙，含有微量金属元素镍、铬、铌和铁，各元素的组分质量百分比为钛57％、锆30％、钙10％、镍1％、铌1.5％、铁和铬中的一种或两种，其质量百分比为0.5％。上述具有记忆功能的合金材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：按照质量百分比，称取钛57％、锆30％、钙10％、镍1％、铌1.5％、铬为0.5％；步骤二：将步骤一中的金属材料进行真空熔炼，真空度为4×10-3Pa，在1550℃的熔炼为合金锭材；步骤三：对步骤二中的合金锭材进行热锻压，热锻压的温度为700℃；步骤四：将步骤三中的合金锭材放入真空炉中进行热处理，所述真空炉的真空度为3×10-3Pa，温度为700℃，热处理时间为2小时，热处理完成后随炉冷却至室温，得到具有记忆功能的合金材料。进一步的，所述金属元素的纯度均为99.9％。让合金材料中不含有其它杂质，避免影响合金材料的性能。进一步的，在步骤二真空熔炼的过程中，使用等离子弧穿透合金熔融物。等离子弧可以最大限度地利用热能，等离子体带着热量进入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有记忆功能的合金材料，其特征在于，所述合金材料的主要金属元素为钛、锆和钙，含有微量金属元素镍、铬、铌和铁，各元素的组分质量百分比为钛53‑62％、锆25‑31％、钙10‑15％、镍1‑2％、铌1‑3％以及铁和铬中的一种或两种，其质量百分比为0.5‑1％。

【技术特征摘要】
1.一种具有记忆功能的合金材料，其特征在于，所述合金材料的主要金属元素为钛、锆和钙，含有微量金属元素镍、铬、铌和铁，各元素的组分质量百分比为钛53-62％、锆25-31％、钙10-15％、镍1-2％、铌1-3％以及铁和铬中的一种或两种，其质量百分比为0.5-1％。2.根据权利要求1所述的合金材料，其特征在于：所述金属元素的纯度均为99.9％。3.一种根据权利要求1所述具有记忆功能的合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：按照质量百分比，称取钛53-62％、锆25-31％、钙10-15％、镍1-2％、铌1-3％、铁和铬共0.5-1％；步骤二：将步骤一中的金属材料进行真空熔炼，真空度为3×10-3Pa～4×10-3...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦小梅，
申请(专利权)人：秦小梅，
类型：发明
国别省市：广东,44