[發明專利]一種醫療用高強度TC4鈦合金超細晶絲材加工方法、應用所述方法制造的絲材和克氏針

有效

• 申請號: 202011200035.1
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112296120B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 雷雨;王戈;曹繼敏;樊亞軍;賀峰
• 申請（專利權）人: 西安圣泰金屬材料有限公司
• 主分類號: B21C37/04
• 分類號: B21C37/04;B21F45/00;C22F1/02;C22F1/18
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本發明屬于鈦合金材料加工技術領域，公開了一種醫療用高強度TC4鈦合金超細晶絲材加工方法，選取材料參數滿足植入物要求的鈦合金軋條，在相變點以下對得到的拉拔坯料加熱，并進行多道次熱拉拔，對得到的坯料進行扒皮工序，然后進行真空退火工序，將坯料內的氫含量降低到0.001％以下，采用管式電阻爐通過式加熱，對得到的光絲坯料進行氧化及控溫拉拔，制得盤卷黑皮絲材，進行熱處理及轎直，定尺下斷后進行磨削，得到高強度TC4鈦合金超細晶絲材。本發明方法制備得到TC4鈦合金超細晶絲材，比常規拉拔工藝得到的絲材強度更高，組織更均勻，且晶粒更細小，各項性能也達到了外科植入物用TC4絲材的標準要求。

技術領域

本發明屬于鈦合金材料加工技術領域，尤其涉及一種醫療用高強度TC4鈦合金超細晶絲材加工方法。

背景技術

目前：鈦合金是目前世界范圍內人體植入物中應用最廣泛，成本最經濟的一種有色金屬材料，其中TC4牌號的鈦合金是醫療有鈦合金中最主要的一個分支，其具有優異的力學性能，耐腐蝕性能以及良好的生物相容性，目前已在國內外臨床醫學上占有重要的地位。克氏針是一種骨科常用的內固定材料，用于固定短小骨折或撕脫骨折等應力不大的骨折固定，也常被用在骨科手術中臨時骨折塊的固定中。由于廣泛應用，克氏針的使用直徑逐漸增加到0.8～2毫米，隨著外固定支架的，配合外固定鎖釘來固定骨盆骨折、跟骨骨折等應急較大的骨折。鈦合金克氏針的人體排異性小，傷口愈合效果優于不銹鋼克氏針。

目前，醫用TC4鈦合金高強度克氏針絲材的加工及研究未見報導，國內臨床應用依賴進口，價格相對昂貴。由于這種用途的克氏針絲材抗拉強度一般要求在1200MPa以上，制備流程長，工藝復雜，加工難度大。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：

現有的醫用TC4鈦合金高強度克氏針絲材的制備流程長，工藝復雜，加工難度大，造成主要依賴進口，成本偏高。

解決以上問題及缺陷的難度為：克氏針強度很難達到1200Mpa，同時延伸率需要達到10％以上，主要存在加工工藝難以實現，在加工過程中絲材易發生吸H現象，造成H超標。

解決以上問題及缺陷的意義為：原有工藝未增加除氫工藝，同時拉拔變形量沒有系統設計，通過新的加工工藝，產品的力學性能將超過進口產品，達到國際領先水平，解決了國內醫療市場超高強度克氏針全部依靠進行的現象。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種醫療用高強度TC4鈦合金超細晶絲材加工方法。

本發明是這樣實現的，一種醫療用高強度TC4鈦合金超細晶絲材加工方法，所述醫療用高強度TC4鈦合金超細晶絲材加工方法包括：

坯料選取：選取材料參數滿足植入物要求的鈦合金軋條；

坯料加工：在相變點以下對得到的拉拔坯料采用管式電阻爐通過式加熱，采用石墨乳液潤滑，并進行多道次熱拉拔；

坯料除氫：對得到的坯料進行扒皮工序，進行真空退火工序，將坯料內的氫含量降低到0.001％以下；

控溫拉拔：采用管式電阻爐通過式加熱，對得到的光絲坯料進行氧化及控溫拉拔，制得盤卷黑皮絲材；

精整：對得到的盤卷黑皮絲材進行熱處理及轎直，定尺下斷后進行磨削，得到高強度TC4鈦合金超細晶絲材。

進一步，所述鈦合金軋條為Φ8～Φ10mm Ti6Al4V鈦合金軋條。

進一步，選取的坯料經過至少一次相變點以上150～200℃的鍛造，一次相變點以下20～50℃的開坯軋制，一次相變點以下60～100℃的二火軋制。已獲得良好的兩相區加工組織，使晶粒細小等軸化。

進一步，熱拉拔加熱溫度為相變點以下150℃～200℃。