一种高强度脊柱棒的制备方法及高强度脊柱棒技术

本申请涉及高强度脊柱棒制备技术领域，具体提供了一种高强度脊柱棒的制备方法及高强度脊柱棒，其中，方法包括：获取坯料，其中，坯料为细晶轧制盘卷；对所述坯料进行固溶处理，并对固溶处理后的坯料进行辊模冷拉，制得盘卷坯料；对所述盘卷坯料进行光棒加工，制得光棒棒坯；对所述光棒棒坯进行真空热处理，以用于促使所述光棒棒坯进行相转变；对真空热处理后的光棒棒坯进行抛光，制得高强度脊柱棒

【技术实现步骤摘要】
一种高强度脊柱棒的制备方法及高强度脊柱棒


[0001]本专利技术涉及医用脊柱棒制备
，尤其涉及一种高强度脊柱棒的制备方法及高强度脊柱棒
。

技术介绍

[0002]在医用脊柱钉棒系统中，拉弯和拉压多组合复杂受力作用，对四钉两棒系统的连接棒要求极高，须具备高强高韧的材料性能，才能获得在多组合受力环境下的长期服役的疲劳性能
。
而脊柱棒的强度水平决定着整个钉棒系统的疲劳寿命
。
[0003]目前医用脊柱棒材料均为两相
T i 6A l 4V
钛合金，脊柱棒的规格为
Φ
5.5mm。
传统制备方法为：轧棒热拉拔
、
精整及热处理加工
。
经过这一加工工艺获得的
Φ
5.5mm
脊柱棒，其抗拉强度和屈服强度分别在
1000MPa
和
900MPa
水平，与进口材料的
1100MPa
和
1000MPa
量级水平的性能，尚有较为显著的差异
。
[0004]因此，现有的传统制备方法制备的高强度脊柱棒的抗拉强度以及屈服强度较低，与进口的材料之间差距较大，无法满足医用需求
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种高强度脊柱棒的制备方法及高强度脊柱棒，用以解决现有技术中现有的传统制备方法制备的高强度脊柱棒的抗拉强度以及屈服强度较低，与进口的材料之间差距较大，无法满足医用需求的技术问题<br/>。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]第一方面，本申请提供了一种高强度脊柱棒的制备方法，包括：
[0008]获取坯料，其中，坯料为细晶轧制盘卷；
[0009]对所述坯料进行固溶处理，并对固溶处理后的坯料进行辊模冷拉，制得盘卷坯料；
[0010]对所述盘卷坯料进行光棒加工，制得光棒棒坯；
[0011]对所述光棒棒坯进行真空热处理，以用于促使所述光棒棒坯进行相转变；对真空热处理后的光棒棒坯进行进行抛光，制得高强度脊柱棒
。
[0012]可选的，步骤获取坯料中，坯料为
950℃
高温大变形连轧制备的
Φ
8mm
细晶轧制盘卷
。
[0013]可选的，步骤对所述坯料进行固溶处理中，固溶处理的工艺参数为：
[0014]温度：
860
‑
920℃/14min、
风冷
、
冷却速度不低于
30℃/min。
[0015]可选的，步骤并对固溶处理后的坯料进行辊模冷拉，制得盘卷坯料之前，所述方法还包括：
[0016]采用无心车将盘卷表面氧化皮去除干净，获得光亮表面的
Φ
7.5mm
盘卷
。
[0017]可选的，步骤对固溶处理后的坯料进行辊模冷拉，制得盘卷坯料包括：
[0018]将固溶处理后的坯料置于拉拔设备中；
[0019]利用拉拔设备对固溶处理后的坯料进行辊模冷拉，其中，每次辊模冷拉的道次变
形率范围为：5‑7％；
[0020]直至将固溶处理后的坯料辊模冷拉至直径为
Φ
6.0mm
时，停止辊模冷拉
。
[0021]可选的，步骤对所述盘卷坯料进行光棒加工，制得光棒棒坯中，
[0022]将盘卷坯料置于平立辊设备中进行平立辊矫直；
[0023]对平立辊矫直后的盘卷坯料进行定尺切断后，进行立式热张力矫直，再经无心研磨至
Φ
5.5mm
光棒，制得光棒棒坯
。
[0024]可选的，步骤对所述光棒棒坯进行真空热处理中，采用真空热处理炉对光棒棒坯进行真空热处理
。
[0025]可选的，步骤对所述光棒棒坯进行真空热处理包括：
[0026]将光棒棒坯置于真空热处理炉的
V
型槽内；
[0027]真空热处理炉的炉腔内温度加热至
550
‑
650℃
，保温2‑
4h
；
[0028]保温结束后，光棒棒坯随炉冷却至
100℃
以下出炉，并静置至室温，以完成对光棒棒坯的真空热处理过程
。
[0029]可选的，步骤对真空热处理后的光棒棒坯进行进行抛光，制得高强度脊柱棒中，高强度脊柱棒的直径为
Φ
5.5mm。
[0030]第二方面，本申请提供了一种高强度脊柱棒，采用上述的高强度脊柱棒的制备方法制得
。
[0031]本申请提供了一种高强度脊柱棒的制备方法，包括：获取坯料，其中，坯料为细晶轧制盘卷；对所述坯料进行固溶处理，并对固溶处理后的坯料进行辊模冷拉，制得盘卷坯料；对所述盘卷坯料进行光棒加工，制得光棒棒坯；对所述光棒棒坯进行真空热处理，以用于促使所述光棒棒坯进行相转变；对真空热处理后的光棒棒坯进行进行抛光，制得高强度脊柱棒
。
本专利技术采用了“辊模冷拉
+
真空热处理”的组合技术方式，制备具有超细晶
、
高强度特性的
T i 6A l 4V
钛合金
Φ
5.5mm
脊柱棒，解决了骨科耗材关键原材料制备的技术瓶颈
。
附图说明
[0032]图1为传统工艺制备的
Φ
5.5mm
脊柱棒金相形貌
(a)
横截面
(b)
纵截面
。
[0033]图2为本专利技术制备的
Φ
5.5mm
脊柱棒金相形貌
(a)
横截面
(b)
纵截面
。
[0034]图3为
Φ
5.5mm
脊柱棒
EBSD
表征的丝织构极图及织构强度图，其中
(a)
为传统工艺制得的脊柱棒的
EBSD
表征的丝织构极图及织构强度图，
(b)
本专利技术制得的脊柱棒的
EBSD
表征的丝织构极图及织构强度图
。
[0035]图4为本专利技术
Φ
5.5mm
脊柱棒真空热处理前后
a、
β
相分布图，真空热处理前
(a),
真空热处理后
(b)。
具体实施方式
[0036]以下结合附图1‑
附图4对本专利技术作进一步详细介绍
。
[0037]在医用脊柱钉棒系统中，拉弯和拉压多组合复杂受力作用，对四钉两棒系统的连接棒要求极高，须具备高强高韧的材料性能，才能获得在多组合受力环境下的长期服役疲劳性能
。
而脊柱棒的强度水平决定着整个钉棒系统的疲劳寿命
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高强度脊柱棒的制备方法，其特征在于，包括：获取坯料，其中，坯料为细晶轧制盘卷；对所述坯料进行固溶处理，并对固溶处理后的坯料进行辊模冷拉，制得盘卷坯料；对所述盘卷坯料进行光棒加工，制得光棒棒坯；对所述光棒棒坯进行真空热处理，以用于促使所述光棒棒坯进行相转变；对真空热处理后的光棒棒坯进行进行抛光，制得高强度脊柱棒
。2.
根据权利要求1所述的高强度脊柱棒的制备方法，其特征在于，步骤获取坯料中，坯料为
950℃
高温大变形连轧制备的
Φ
8mm
细晶轧制盘卷
。3.
根据权利要求1所述的高强度脊柱棒的制备方法，其特征在于，步骤对所述坯料进行固溶处理中，固溶处理的工艺参数为：温度：
860
‑
920℃/14min、
风冷
、
冷却速度不低于
30℃/min。4.
根据权利要求1所述的高强度脊柱棒的制备方法，其特征在于，步骤并对固溶处理后的坯料进行辊模冷拉，制得盘卷坯料之前，所述方法还包括：采用无心车将盘卷表面氧化皮去除干净，获得光亮表面的
Φ
7.5mm
盘卷
。5.
根据权利要求1所述的高强度脊柱棒的制备方法，其特征在于，步骤对固溶处理后的坯料进行辊模冷拉，制得盘卷坯料包括：将固溶处理后的坯料置于拉拔设备中；利用拉拔设备对固溶处理后的坯料进行辊模冷拉，其中，每次辊模冷拉的道次变形率范围为：5‑7％；直至将...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊亚军，王戈，贺峰，边泽润，罗乾伟，曹继敏，王新敏，
申请(专利权)人：西安圣泰金属材料有限公司，
类型：发明
国别省市：