一种低模量医用钛合金及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106435271A(43)申请公布日2017.02.22(21)申请号201611160409.5(22)申请日2016.12.15(71)申请人上海理工大学地址200093上海市杨浦区军工路516号(72)发明人李强马广昊付振闯刘旭燕潘登(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001代理人吴宝根(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22F1/18(2006.01)C22F1/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称一种低模量医用钛合金及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种低模量医用钛合金，由摩尔百分比浓度为10~25%的Nb、1~8%的Cr、0~2%的Sn、余量的Ti组成。本发明还提供了上述低模量医用钛合金的制备方法，运用高真空电弧熔炼炉或高真空感应熔炼炉制备合金铸锭；在氩气保护气氛条件下，对铸锭进行均匀化退火；在真空条件进行固溶处理，随后置于水中淬火；然后在室温下进行冷加工成型；冷加工后的样品在真空条件下进行再结晶退火；再结晶退火温度为700~900℃，时间为0.5~2小时，冷却方式为水淬火或冰水淬火，得到低模量医用钛合金。本发明的钛合金具有良好的冷加工性能；合金的强度高，杨氏模量低，耐蚀性与生物相容性好，适用于骨骼植入等医学领域。CN106435271ACN106435271A权利要求书1/2页1.一种低模量医用钛合金，其特征在于由Nb、Cr、Sn和Ti组成，各成份的摩尔百分比如下：Nb10~25%，Cr1~8%，Sn0~2%余量为Ti。2.根据权利要求1所述的一种低模量医用钛合金，其特征在于：所述的Ti的纯度不低于99.95%，Nb的纯度不低于99.95%，Cr的纯度不低于99.95%，Sn的纯度不低于99.95%；Nb和Cr两种元素的摩尔百分百比之和不低于18%。3.根据权利要求1所述的一种低模量医用钛合金，其特征在于：所述的Nb和Cr的摩尔百分比分别为22%和2%。4.根据权利要求1所述的一种低模量医用钛合金，其特征在于：所述的Nb和Cr的摩尔百分比分别为10%和8%。5.根据权利要求1所述的一种低模量医用钛合金，其特征在于：各成份的摩尔百分比如下：Nb12%，Cr2%，Sn1%余量为Ti。6.根据权利要求1所述的一种低模量医用钛合金，其特征在于：各成份的摩尔百分比如下：Nb25%，Cr1%，Sn2%余量为Ti。7.根据权利要求1所述的一种低模量医用钛合金，其特征在于：各成份的摩尔百分比如下：Nb18%，Cr4%，Sn2%余量为Ti。8.权利要求1所述的一种低模量医用钛合金的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）按照摩尔百分比称取Nb、Cr、Sn和Ti；2）运用高真空电弧熔炼炉或高真空感应熔炼炉制备合金铸锭；3）在氩气保护气氛条件下，对铸锭进行均匀化退火；退火温度为1000~1200℃，退火时间为8~12小时，退火后随炉冷却至室温；4）在真空条件进行固溶处理，随后置于水中淬火；固溶温度为750~950℃，固溶时间为1~2小时，冷却方式为水淬火或冰水淬火；5）在室温下进行冷加工成型；冷加工成型手段为冷轧或冷拔丝，每次塑性变形率为5~2CN106435271A权利要求书2/2页10%；6）冷加工后的样品在真空条件下进行再结晶退火；再结晶退火温度为700~900℃，时间为0.5~2小时，冷却方式为水淬火或冰水淬火，得到低模量医用钛合金。9.根据权利要求1所述的一种低模量医用钛合金的制备和加工方法，其特征在于：步骤3）中，所用氩气为高纯氩。10.根据权利要求1所述的一种低模量医用钛合金的制备和加工方法，其特征在于：步骤6）再结晶退火后，将退火后的样品在真空条件下进行时效，时效温度为200~400℃，时间为0.5~4小时，冷却方式为水淬火或冰水淬火。3CN106435271A说明书1/4页一种低模量医用钛合金及其制备方法技术领域[0001]本发明属于冶金领域，涉及一种金属材料的制备与加工技术，具体来说是一种低模量医用钛合金及其制备方法。背景技术[0002]钛与钛合金具有高比强度、低弹性模量和良好的耐腐蚀性等特点，尤其是具有优良的生物相容性，逐渐成为医学临床上用于人体硬组织修复与替代的理想功能结构材料。目前医学上广泛使用的Ti-6Al-4V和Ni-Ti等钛合金，长期植入后释放出的Al、V、Ni等离子存在毒性或者引起人体过敏反应；它们的弹性模量过高，与人骨不匹配，进而产生应力屏蔽导致植入效果不理想。β型钛合金比α+β两相合金具有更低的杨氏模量和更好的生物相容性，是近年来研究的热点方向。[0003]目前Nb、Mo、Zr、Ta等元素是常用的钛合金的常用添加元素。为获得室温β相，现阶段的钛合金普