[發(fā)明專利]一種醫(yī)用鈦合金Ti-13Nb-13Zr鑄錠及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811415337.3
• 申請(qǐng)日: 2018-11-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109207796A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳杜娟;曹繼敏;羅乾偉;樊亞軍;賀峰;曹依瑋;王戈;張溫馨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安圣泰金屬材料有限公司
• 主分類號(hào): C22C14/00
• 分類號(hào): C22C14/00;C22C1/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明屬于鈦合金技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種醫(yī)用鈦合金Ti?13Nb?13Zr鑄錠制備方法，選取優(yōu)質(zhì)的細(xì)顆粒海綿鈦和難熔金屬Nb粉末；按海綿鈦與難熔金屬Nb粉末的重量百分比為2～4∶1的比例，通過(guò)混合機(jī)進(jìn)行機(jī)械攪拌混合均勻后，配入電極塊中，添加海綿鋯，經(jīng)油壓機(jī)壓制成致密電極塊；將致密的電極塊經(jīng)等離子焊機(jī)組焊成電極，電極經(jīng)真空自耗電弧爐熔煉成鈦合金Ti?13Nb?13Zr鑄錠。本發(fā)明大大降低鈦合金Ti?13Nb?13Zr鑄錠的生產(chǎn)成本，生產(chǎn)的鈦合金Ti?13Nb?13Zr鑄錠經(jīng)檢測(cè)化學(xué)成分符合GB/T3620.1?2016標(biāo)準(zhǔn)要求，沒(méi)有難熔金屬Nb元素偏析、夾雜，冶金質(zhì)量良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈦合金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種醫(yī)用鈦合金Ti-13Nb-13Zr鑄錠制備方法。

背景技術(shù)

目前，業(yè)內(nèi)常用的現(xiàn)有技術(shù)是這樣的：

鈦的熔點(diǎn)1668℃，鈮的熔點(diǎn)2468℃，二者差別較大，含有Nb的鈦合金熔煉時(shí)通常將Nb以中間合金Ti-40～50％Nb形式加入Ti-13Nb-13Zr合金中，由于需要加入高含量難熔Nb金屬的中間合金，容易在鑄錠中產(chǎn)生中間合金不熔塊形成嚴(yán)重的冶金缺陷；另外高難熔金屬含量的中間合金制備工藝復(fù)雜、價(jià)格較高，而且破碎困難。含難熔金屬Nb的鈦合金具有低彈性模量、高強(qiáng)度、生物和力學(xué)相容性好等特點(diǎn)，是人體硬組織替代外科植入件的理想材料。含難熔金屬Nb的鈦合金，鑄錠中難熔金屬元素Nb均勻化分布是保證鑄錠質(zhì)量的關(guān)鍵。難熔Nb金屬與鈦粉以粉末法加入，鈦粉的添加易引起鑄錠氧含量控制困難，而且加入鈦粉，使合金的成本增高且工藝復(fù)雜。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題是：

(1)現(xiàn)有技術(shù)中，由于需要加入高含量難熔Nb金屬的中間合金(Ti-40～50％Nb)，容易在鑄錠中產(chǎn)生中間合金不熔塊形成嚴(yán)重的冶金缺陷。

(2)現(xiàn)有技術(shù)中高難熔金屬含量的中間合金(Ti-40～50％Nb)制備工藝復(fù)雜、價(jià)格較高，而且破碎困難。常規(guī)的中間合金Ti-40～50％Nb制備方法：將Nb粉經(jīng)真空高溫?zé)Y(jié)成Nb條加入到海綿鈦中、采用真空自耗電弧爐熔煉成鈦鈮合金(Ti-40～50Nb)鑄錠、慢速車削鑄錠、機(jī)械破碎成2～10mm長(zhǎng)的屑料.

(3)現(xiàn)有技術(shù)中由于鈦粉的添加易引起鑄錠氧含量控制困難，而且加入鈦粉，使合金的成本增高且工藝復(fù)雜。

解決上述技術(shù)問(wèn)題的難度和意義：

鈦合金Ti-13Nb-13Zr是人體外科植入件的理想材料，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。含難熔金屬Nb的鈦合金，鑄錠中難熔金屬Nb元素均勻化分布是保證后續(xù)加工和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，通常難熔金屬Nb以中間合金(Ti-40～50％Nb)加入，由于需要加入高含量難熔金屬Nb的中間合金，容易在鑄錠中產(chǎn)生中間合金不熔塊，形成嚴(yán)重的冶金缺陷，高難熔金屬含量的中間合金(Ti-40～50％Nb)價(jià)格較高，而且破碎困難。如果難熔金屬Nb與鈦粉以粉末法加入，鈦粉的添加易引起鑄錠氧含量控制困難，而且加入鈦粉，使合金的成本增高且工藝復(fù)雜。

本發(fā)明提供的制備方法簡(jiǎn)便易操作，可以大大降低鈦合金Ti-13Nb-13Zr鑄錠的生產(chǎn)成本。該方法制備的鈦合金Ti-13Nb-13Zr鑄錠經(jīng)檢測(cè)化學(xué)成分符合GB/T3620.1-2016標(biāo)準(zhǔn)要求，沒(méi)有難熔金屬Nb元素偏析、夾雜，冶金質(zhì)量良好。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種醫(yī)用鈦合金Ti-13Nb-13Zr鑄錠制備方法。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種醫(yī)用鈦合金Ti-13Nb-13Zr鑄錠，合金由鈮和鋯組成，重量百分比為：鈮12.5％-14％，鋯12.5％-14％，余量為鈦及不可避免的雜質(zhì)。制備的合金具有低彈性模量(40～80GPa)、高強(qiáng)度(60～1200MPa)和良好的生物相容性，是制造人工關(guān)節(jié)、加壓固定板、口腔種植體、支架、心臟瓣膜等外科植入件的理想材料。