[發明專利]一種彈性模量自調節固溶態Ti-xCr合金棒的制備方法及Ti-xCr合金棒

在審

• 申請號: 202211457899.0
• 申請日: 2022-11-21
• 公開（公告）號: CN115896497A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 樊亞軍;王戈;賀峰;邊澤潤;曹繼敏;羅乾偉;王新敏
• 申請（專利權）人: 西安圣泰金屬材料有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C14/00;C22F1/18;B21B1/16
• 代理公司: 西安知遇匯爾專利代理事務所(普通合伙) 61286
• 代理人: 雷興領

本公開涉及醫用鈦合金材料技術領域，涉及一種彈性模量自調節固溶態Ti?xCr合金棒的制備方法及Ti?xCr合金棒，方法包括：獲取海綿鈦和Cr片，并將海綿鈦與Cr片混勻；對混勻后的海綿鈦與Cr進行電弧熔煉，獲得成分均勻的Ti?xCr合金鑄錠；對Ti?xCr合金鑄錠進行預處理，并將預處理后的Ti?xCr合金鑄錠進行熱軋；對熱軋后的Ti?xCr合金棒坯進行固溶處理，制得固溶態Ti?xCr合金棒。本發明利用低模量β型鈦合金金屬，在加載應力狀況下，晶體發生相變的特點。通過合理的合金化設計，制備出具有應變誘發相變，中間相一般為脆性相，材料彈性模量會隨著中間相的增多而增加，常溫下不會發生相變分解，而會使得材料具有高彈性模量，解決手術操作時，變形后顯著回彈，不易獲得需要的彎曲度問題。

技術領域

本公開涉及醫用鈦合金材料技術領域，具體涉及一種彈性模量自調節固溶態Ti-xCr合金棒的制備方法及Ti-xCr合金棒。

背景技術

脊柱矯形外科植入物醫療器械，臨床應用上，醫用在手術過程中，需要對脊柱連接棒進行彎曲變形，以使植入物的彎曲度與人體椎骨體位的彎曲度需保持基本一致，以便于獲得最佳的固定矯形效果。

目前，采用鈦合金材料制作脊柱釘棒系統，用于對病患的脊柱進行矯正，例如，專利號為：“CN201210325433.5”的專利中，公開了“一種醫用低模量鈦合金棒材的熱處理方法，當熱處理爐溫度升高到770℃～820℃，將規格在Φ6mm～Φ14mm范圍內的Ti13Nb13Zr鈦合金軋制棒材坯料裝入爐內均溫區，加熱到溫后保溫0.5h～1h，水冷；再次將棒材放入320℃～370℃熱處理爐內保溫5～8h，空冷至室溫；再次將棒材放入500℃～550℃熱處理爐內保溫5～10h，空冷至室溫。所有保溫階段爐溫波動在±10℃范圍內。本發明的熱處理方法解決了Ti13Nb13Zr鈦合金棒材強度的問題。采用本發明熱處理方法可大大提高Ti13Nb13Zr鈦合金棒材的強度，并確保塑形合適，保持較低的彈性模量，可滿足應用于脊柱矯形棒、接骨螺釘、髓內釘等醫用外科植入物器件”。

但是，由于現有的鈦合金材料具有低的彈性模量，會導致鈦合金材料在塑性變形過程中的回彈大，臨床應用中，難以把握鈦合金材料的彎曲的程度，進而不易獲得需要的彎曲度。

需要說明的是，在上述背景技術部分公開的信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

本公開的目的在于提供一種彈性模量自調節固溶態Ti-xCr合金棒的制備方法及Ti-xCr合金棒，進而至少在一定程度上克服由于相關技術的限制和缺陷而導致的由于現有的鈦合金材料具有低的彈性模量，進而不易獲得需要的彎曲度的情況。

本公開的其他特性和優點將通過下面的詳細描述變得顯然，或部分地通過本公開的實踐而習得。

根據本公開的第一方面，提供了一種彈性模量自調節固溶態Ti-xCr合金棒的制備方法，包括：

獲取海綿鈦和Cr片，并將所述海綿鈦與所述Cr片混勻；

對混勻后的海綿鈦與Cr進行電弧熔煉，獲得成分均勻的Ti-xCr合金鑄錠；

對所述Ti-xCr合金鑄錠進行預處理，并將預處理后的Ti-xCr合金鑄錠進行熱軋；

對熱軋后的Ti-xCr合金棒坯進行固溶處理，制得固溶態Ti-xCr合金棒。

可選的，所述海綿鈦與所述Cr片的質量百分比為：(16-20)wt.％。

可選的，步驟對混勻后的海綿鈦與Cr進行電弧熔煉，獲得成分均勻的Ti-xCr合金鑄錠包括：

在高純氬氣氣氛下，進行電弧熔煉，熔煉3次，獲得成分均勻的Ti-xCr合金鑄錠。

可選的，所述Ti-xCr合金鑄錠的錠型為Φ100*300mm。