一种医用低弹性模量Nb-Zr-Ti合金棒材及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种医用低弹性模量Nb

【技术实现步骤摘要】
一种医用低弹性模量Nb
‑
Zr
‑
Ti合金棒材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钛合金金属加工
，尤其涉及一种医用低弹性模量Nb
‑
Zr
‑
Ti合金棒材及其制备方法。

技术介绍

[0002]经过长时间的临床医学验证得出，使用最为广泛的Ti
‑
6Al
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4V合金弹性模量远远大于人体骨组织的弹性模量，关节假体长时间承受生物应力，会引起“应力疲敝现象”，最终导致关节假体断裂。而纯钛TA2G的弹性模量略低于Ti
‑
6Al
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4V合金，但还是远高于人体骨组织的弹性模量，而且在医用植入物中，纯钛TA2G的棒材力学性能达不到某些特殊部位的强度要求。因此，如何制备一种低弹性模量合金棒材以克服Ti
‑
6Al
‑
4V合金与纯钛TA2G存在的弹性模量较高导致的“应力疲敝现象”以及力学性能不足的问题是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术提供了一种医用低弹性模量Nb
‑
Zr
‑
Ti合金棒材及其制备方法，所述合金棒材与Ti
‑
6Al
‑
4V合金和纯钛TA2G棒材相比，弹性模量降低10％左右，且力学性能优于纯钛TA2G的棒材，满足了特殊部位的强度要求，同时在临床医学中具有更好的生物相容性。本专利技术通过在钛基合金中加入生物相容性较好的Nb、Zr元素，起到降低合金弹性模量的作用。同时，本专利技术通过限定材料的最优成分比例保证棒材的弹性模量更接近人体骨组织。本专利技术所述医用低弹性模量Nb
‑
Zr
‑
Ti合金棒材的制备工艺包括以下步骤：
[0004](1)在海绵钛中加入一定比例的合金元素进行成分配比；
[0005](2)将步骤(1)中的原料使用液压机压制成电极杆；
[0006](3)将压制的电极杆在真空炉自耗熔炼炉内熔炼2次得到铸锭；
[0007](4)将熔炼好的铸锭进行锻造；
[0008](5)将锻造完的棒坯进行轧制；
[0009](6)将轧制后的棒坯进行大气炉退火后空冷至室温；
[0010](7)将棒坯校直，裁断，磨光后得到Φ12mm的Nb
‑
Zr
‑
Ti合金棒材。
[0011]进一步地，所述步骤(1)中的合金元素为Nb和Zr。
[0012]进一步地，所述步骤(1)中Nb的添加量为1wt％～4wt％，Zr的添加量为0.1wt％～0.5wt％。
[0013]进一步地，所述步骤(3)中熔炼电流为1300A，熔炼电压为30V，真空度为1.9
×
10
‑3Pa，交流稳弧电流为4A。
[0014]进一步地，所述步骤(4)中熔炼温度为900℃，保温时间为70min。
[0015]进一步地，所述步骤(4)中锻造包括2次镦粗、拔长，锻造总变形量为40～60％。
[0016]进一步地，所述步骤(4)中，轧制温度为700℃，保温时间为60min，轧制变形量为80～90％。
[0017]进一步地，所述步骤(6)中的退火温度为600
‑
750℃，退火时间为50
‑
70min。
[0018]本专利技术还提供了一种根据上述方法制备而成的医用低弹性模量Nb
‑
Zr
‑
Ti合金棒材。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：
[0020]本专利技术通过在钛基合金中加入生物相容性较好的Nb、Zr元素，使Nb
‑
Zr
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Ti合金棒材比Ti
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6Al
‑
4V合金和纯钛TA2G的棒材弹性模量降低10％，更接近人体骨组织，在临床医学中获得了更好的生物相容性，且力学性能优于纯钛TA2G的棒材，满足了部分特殊部位的强度要求。
具体实施方式
[0021]本专利技术提供了一种医用低弹性模量Nb
‑
Zr
‑
Ti合金棒材的制备工艺，包括以下步骤：
[0022](1)在海绵钛中加入一定比例的合金元素进行成分配比；
[0023](2)将步骤(1)中的原料使用液压机压制成电极杆；
[0024](3)将压制的电极杆在真空炉自耗熔炼炉内熔炼2次得到铸锭；
[0025](4)将熔炼好的铸锭进行锻造；
[0026](5)将锻造完的棒坯进行轧制；
[0027](6)将轧制后的棒坯进行大气炉退火后空冷至室温；
[0028](7)将棒坯校直，裁断，磨光后得到Φ12mm的Nb
‑
Zr
‑
Ti合金棒材。
[0029]在一个实施例中，所述步骤(1)中的合金元素为Nb和Zr。
[0030]在一个实施例中，所述步骤(1)中Nb的添加量为1wt％～4wt％，Zr的添加量为0.1wt％～0.5wt％。
[0031]在一个实施例中，所述步骤(3)中熔炼电流为1300A，熔炼电压为30V，真空度为1.9
×
10
‑3Pa，交流稳弧电流为4A。
[0032]在一个实施例中，所述步骤(4)中熔炼温度为900℃，保温时间为70min。
[0033]在一个实施例中，所述步骤(4)中锻造包括2次镦粗、拔长，锻造总变形量为40～60％。
[0034]在一个实施例中，所述步骤(4)中，轧制温度为700℃，保温时间为60min，轧制变形量为80～90％。
[0035]在一个实施例中，所述步骤(6)中的退火温度为600
‑
750℃，退火时间为50
‑
70min。
[0036]本专利技术还提供了一种根据上述方法制备而成的医用低弹性模量Nb
‑
Zr
‑
Ti合金棒材。
[0037]以下结合实施例对本专利技术提供的技术方案进行进一步说明。
[0038]实施例1
[0039](1)在海绵钛中加入Nb、Zr，其中以Nb为2.50％，Zr为0.28％进行配料；
[0040](2)将步骤(1)中的原料使用液压机压制成电极杆；
[0041](3)将压制的电极杆在真空度为1.9
×
10
‑3Pa、熔炼电流为1300A、熔炼电压为30V、交流稳弧电流为4A的真空炉自耗熔炼炉内熔炼2次得到铸锭；
[0042](4)将熔炼好的铸锭进行锻造，其中锻造变形率为40～60％％；
[0043](5)将锻造完的棒坯进行轧制，其中轧制变形率为80～90％％；
[0044](6)将轧制后的棒坯在620℃下进行大气炉退火70min；
[0045](7)将棒坯校直，裁断，磨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种医用低弹性模量Nb
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Zr
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Ti合金棒材的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)在海绵钛中加入一定比例的合金元素进行成分配比；(2)将步骤(1)中的原料使用液压机压制成电极杆；(3)将压制的电极杆在真空炉自耗熔炼炉内熔炼2次得到铸锭；(4)将熔炼好的铸锭进行锻造；(5)将锻造完的棒坯进行轧制；(6)将轧制后的棒坯进行大气炉退火后空冷至室温；(7)将棒坯校直，裁断，磨光后得到Φ12mm的Nb
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Zr
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Ti合金棒材。2.根据权利要求1所述的一种医用低弹性模量Nb
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Zr
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Ti合金棒材的制备工艺，其特征在于，所述步骤(1)中的合金元素为Nb和Zr。3.一种医用低弹性模量Nb
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Zr
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Ti合金棒材的制备工艺，其特征在于，所述步骤(1)中Nb的添加量为1wt％～4wt％，Zr的添加量为0.1wt％～0.5wt％。4.一种医用低弹性模量Nb
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Zr
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Ti合金棒材的制备工艺，其特征在于，所述步骤(3)中熔炼电流为1300A，熔炼电压为30V，真空度...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛昱江，马宏刚，郑永利，
申请(专利权)人：宝鸡鑫诺新金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：