[發(fā)明專利]一種萬向復位螺釘座鈦合金棒材的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010326977.8
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111534715B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 柏春光;張志強;趙建;楊銳
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22F1/18;C21D9/00;C22C1/03;B21J5/00;B21J1/06;B21D3/00;B21B37/56;B21B37/74;B21C1/20;B21C9/00;B21C19/00;B21B3/00;A61L31/02
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發(fā)明屬于醫(yī)療用鈦合金材料加工技術領域，具體涉及一種萬向復位螺釘座鈦合金棒材的制備方法。鈦合金的化學成分及質(zhì)量百分比為：Al 5.9～6.4%，V 3.9～4.4%，F(xiàn)e 0.15～0.22%，O 0.09～0.13%，C≤0.05%，H≤0.005%，N≤0.01%，余量為Ti；首先通過熔煉、鍛造、軋制工序獲得圓棒坯料；然后采用β單相區(qū)均勻化退火處理工藝，獲得均勻的細晶針狀馬氏體組織，采用通電矯直和雙曲線矯直復合工藝進行矯直，控制通電矯直溫度在780℃以下，獲得平衡的殘余應力狀態(tài)；最后進行去應力退火、無心磨削制備出成品棒材。本發(fā)明可以生產(chǎn)出基本無應力的醫(yī)療用Ti?6Al?4V合金棒材，并具備優(yōu)異的疲勞壽命，為制造骨科醫(yī)療器械萬向復位螺釘座提供合格原材料。

技術領域

本發(fā)明屬于醫(yī)療用鈦合金材料加工技術領域，具體涉及一種萬向復位螺釘座鈦合金棒材的制備方法。

背景技術

鈦合金具有優(yōu)異的生物相容性、耐腐蝕性能、且無磁性、無毒，被廣泛用于醫(yī)用領域。Ti-6Al-4V合金被廣泛應用于醫(yī)療產(chǎn)品的生產(chǎn)制備，而現(xiàn)有的技術生產(chǎn)的鈦合金棒絲材存在著較大的內(nèi)應力，在后續(xù)的萬向復位螺釘座機械加工過程中會因為開口等加工方式造成應力失衡，使得開口處出現(xiàn)擴張或者收縮的情況，破壞了醫(yī)療產(chǎn)品的精度。

發(fā)明內(nèi)容

上述Ti-6Al-4V合金在加工過程中存在的殘余應力，造成萬向復位螺釘座棒材在生產(chǎn)醫(yī)療產(chǎn)品時出現(xiàn)擴口或者縮口的問題。本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種萬向復位螺釘座鈦合金棒材的制備方法，為了解決Ti-6Al-4V合金棒材在生產(chǎn)醫(yī)療產(chǎn)品時出現(xiàn)擴口或者縮口的問題。

本發(fā)明采用的技術方案是：

一種萬向復位螺釘座鈦合金棒材的制備方法，萬向復位螺釘座鈦合金棒材的化學成分及質(zhì)量百分比為：Al元素5.9～6.4%，V元素3.9～4.4%，F(xiàn)e元素0.15～0.22%，O元素0.09～0.13%，C元素≤0.05%，H元素≤0.005%，N元素≤0.01%，余量為Ti；

該方法包括以下步驟：

步驟一、采用真空自耗熔煉制備出鈦合金鑄錠；

步驟二、采用快鍛機、精鍛機進行鍛造，并進行均勻化退火處理；

步驟三、采用橫列式軋機進行軋制；

步驟四、采用鏈式拉拔機進行拉拔；

步驟五、采用通電的張力矯直機進行矯直；

步驟六、對電矯直后的棒材進行去應力退火處理；

步驟七、采用雙曲線矯直機進行精矯直；

步驟八、對雙曲線矯直后的棒材進行去應力退火處理；

步驟九、對棒材進行無心磨削，制備出成品規(guī)格棒材。

所述的萬向復位螺釘座鈦合金棒材的制備方法，步驟一中，要求采用海綿鈦、金屬Al、中間合金AlV、金屬Fe、化合物TiO₂，按照鈦合金成分配料，采用真空自耗三次熔煉，獲得鈦合金鑄錠。

所述的萬向復位螺釘座鈦合金棒材的制備方法，步驟二中，要求在1050℃～1150℃進行開坯鍛造，在900℃～1000℃進行精鍛，保溫時間控制在1.5～8小時，每火次變形量控制在40～80%；鍛造后的坯料進行均勻化退火處理，其均勻化退火處理溫度為鈦合金β相變點以上30～50℃，保溫10～60min，水淬至室溫。

所述的萬向復位螺釘座鈦合金棒材的制備方法，步驟三中，控制軋制溫度為880～930℃，保溫1～2小時，控制每道次變形量在15%以內(nèi)。

所述的萬向復位螺釘座鈦合金棒材的制備方法，步驟四中，控制拉拔溫度為700～800℃，鏈式拉拔機速度為1～1.5m/min，變形量為20～40%。