[發明專利]一種高強醫用鈦合金棒材快速熱處理方法

在審

• 申請號: 202110113593.2
• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN112962040A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 邵暉;張慧;單迪;王凱旋;鄒軍濤;梁淑華
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C22F1/18
• 分類號: C22F1/18;C21D1/04;C21D8/06;C21D9/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 戴媛

本發明公開了一種高強醫用鈦合金棒材快速熱處理方法，首先選擇符合GB/T13810?2007標準的鈦合金鑄錠作為坯料；將坯料進行開坯鍛造，制得直徑為50～100mm的鈦合金鍛棒；然后將鈦合金鍛棒進行多道次軋制，制得鈦合金棒材；再將鈦合金棒材放入多場耦合熱處理設備中，在其兩端施加拉力，然后通入直流電流，對其進行電?力耦合快速處理；當鈦合金棒材的溫度達到500～900℃后進行保溫處理；最后將保溫后的鈦合金棒材在空氣中冷卻至室溫，消除兩端施加的拉力，得到高強醫用鈦合金棒材。本發明一種高強醫用鈦合金棒材快速熱處理方法，解決了現有技術中存在的醫用鈦合金塑性、強度難控的問題。

技術領域

本發明涉及鈦合金熱處理技術領域，具體涉及一種高強醫用鈦合金棒材快速熱處理方法。

背景技術

鈦合金具有強度高、密度低、耐腐蝕以及生物相容性好等優良特性，廣泛用于航空航天及醫療領域。高強醫用鈦合金(Ti-6Al-4V和Ti-6Al-7Nb)屬于(α+β)鈦合金，具有優異的綜合力學性能，彈性模量為100～110GPa，約為Co-Cr-Mo合金的一半，是植入錐弓根微螺釘和種植牙釘用主要原材料之一。

目前，鈦合金棒材通過軋制變形將晶粒細化，使其強度得到明顯提升，但是其塑性較差，殘余應力較高，直接商業應用會受到很大的限制。傳統高溫退火是消除殘余應力的有效方法，然而變形誘發的大量位錯導致后續熱處理時晶界易失穩長大，同時合金強度大幅度降低。

因此，有必要開發一種新型熱處理工藝來解決醫用鈦合金高強度-高塑性匹配差的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種高強醫用鈦合金棒材快速熱處理方法，解決了現有技術中存在的醫用鈦合金塑性、強度難控的問題。

本發明所采用的技術方案是一種高強醫用鈦合金棒材快速熱處理方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1，選擇符合GB/T13810-2007標準的鈦合金鑄錠作為坯料，備用；

步驟2、將坯料進行開坯鍛造，制得直徑為50～100mm的鈦合金鍛棒，備用；

步驟3、將鈦合金鍛棒進行多道次軋制，制得直徑為10mm的鈦合金棒材，備用；

步驟4、將鈦合金棒材放入多場耦合熱處理設備中，在其兩端施加拉力500～1000N，然后通入50～500A/mm²的直流電流，對其進行電-力耦合快速處理；

步驟5、當鈦合金棒材的溫度加熱至500～900℃后進行保溫處理；

步驟6、將保溫后的鈦合金棒材在空氣中冷卻至室溫，消除兩端施加的拉力，得到高強醫用鈦合金棒材。

本發明的特點還在于：

步驟4中，電-力耦合快速處理過程中鈦合金棒材的升溫速率為10～50℃/s。

步驟4中，電-力耦合快速處理后的鈦合金棒材的直線度為1mm/m。

步驟5中，保溫時間≤100s。

鈦合金棒材的長度為1000～2000mm。

本發明的有益效果是：

本發明一種高強醫用鈦合金棒材快速熱處理方法，用于改善醫用鈦合金的強度和塑性，同時降低鈦合金中位錯誘發的局部殘余應力；本發明一種高強醫用鈦合金棒材快速熱處理方法，采用多場耦合熱處理設備通過快速電致細晶化效應，使鈦合金組織處于回復和再結晶的過渡階段，實現了軋制合金強度和塑性的協同改善，此外，本發明的能量消耗降至傳統熱處理工藝的20％左右，實現了節能環保的目的。

附圖說明

圖1是實施例1制備的高強醫用鈦合金棒材組織中晶界分布圖；