[發明專利]一種快速篩選低彈性模量生物鈦合金的方法

有效

• 申請號: 201810874848.5
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109055815B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 陳偉民;李衛
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22F1/18;G01N3/42
• 代理公司: 44245 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳燕嫻;雷月華

1.一種快速篩選低彈性模量生物鈦合金的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)采用相圖計算的方法確定待研究擴散偶的兩個端際組元成分，即對二元體系，計算出成分-溫度相圖；對三元體系，計算不同溫度的等溫截面圖；對多元體系，計算不同成分合金的相關系圖；然后在成分-溫度相圖或等溫截面圖或不同成分合金的相關系圖中，確定鈦質量百分數高于50％范圍內的BCC相所在區域，取該區域中成分差異最大的兩個鈦合金對應的成分數值，即鈦合金成分梯度最大時的兩個端點值，即為待研究擴散偶的兩個端際組元成分；

(2)根據步驟(1)中確定的兩個端際組元成分，以純金屬為原料進行熔煉，得到兩個端際組元金屬錠，然后線切割所得金屬錠，得到金屬錠芯部的均勻塊體，清理塊體表面，再密封入真空且存有海綿鈦或海綿釔的容器中，進行退火處理，退火后將塊體取出驟冷，對塊體進行磨拋，得到擴散偶的兩個端際組元；

(3)將步驟(2)中得到的兩個端際組元固定在一起，密封入真空且存有海綿鈦或海綿釔的容器中，進行退火處理，退火后將已經固定在一起的塊體取出驟冷，得到擴散偶；

(4)對步驟(3)中得到的擴散偶進行微觀組織結構分析，從而確定BCC相所在區域，對該區域進行成分梯度分析和彈性模量測試，獲取鈦合金BCC相合金成分-彈性模量的批量實驗數據，最后依據彈性模量最低值確定相應的鈦合金成分；

所述的微觀組織結構分析采用電子探針、掃描電鏡或三維原子探針進行；

所述的成分梯度分析方法采用波譜儀進行定點分析或能譜儀進行面掃描；

所述的彈性模量測試的方法為納米壓痕。

2.根據權利要求1所述的快速篩選低彈性模量生物鈦合金的方法，其特征在于：步驟(1)中所述的端際組元成分為純金屬成分或合金成分。

3.根據權利要求1所述的快速篩選低彈性模量生物鈦合金的方法，其特征在于：步驟(2)中所述的容器中的真空度小于10Pa，所述的退火的溫度為900～1200℃，時間為2～10天。

4.根據權利要求1所述的快速篩選低彈性模量生物鈦合金的方法，其特征在于：步驟(2)中所述的熔煉采用電弧熔煉法，熔煉過程中，將易揮發金屬放在下面，將高熔點金屬破碎并放在上面，并多次翻轉以保證金屬錠的成分均勻，熔煉溫度高于相圖計算后所得該成分對應的液相溫度。

5.根據權利要求1所述的快速篩選低彈性模量生物鈦合金的方法，其特征在于：步驟(2)中所述的磨拋的方式為將塊體依次進行砂紙打磨、機械拋光、去離子水或乙醇超聲清洗和低溫烘干，最終使試樣表面清潔光亮沒明顯劃痕且無氧化膜。

6.根據權利要求1所述的快速篩選低彈性模量生物鈦合金的方法，其特征在于：步驟(3)中所述的將兩個端際組元固定在一起的方法為采用高純鉬夾具固定，保證兩個端際組元既能緊密貼合在一起，又不產生明顯變形。

7.根據權利要求1所述的快速篩選低彈性模量生物鈦合金的方法，其特征在于：步驟(3)中所述的容器中的真空度小于10Pa，所述的退火的溫度為900～1200℃，時間為6～48小時。

8.根據權利要求1所述的快速篩選低彈性模量生物鈦合金的方法，其特征在于：步驟(2)和步驟(3)中所述的驟冷的方法為置于冰水混合物中。