一种低弹性模量高疲劳强度的生物种植钛合金及制备方法.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CN105420549A(43)申请公布日2016.03.23(21)申请号201510917755.2C22F1/18(2006.01)(2006.01)(22)申请日2015.12.10A61L27/06(71)申请人东南大学地址210033江苏省南京市栖霞区西岗办事处摄山星城齐民东路8号(72)发明人陈锋余新泉张友法戴世娟吴雨(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人杨晓玲(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22C30/04(2006.01)C22C1/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种低弹性模量高疲劳强度的生物种植钛合金及制备方法(57)摘要本发明涉及一种低弹性模量高疲劳强度的生物种植钛合金及制备方法，所述合金的组份及重量百分比为：Nb：31wt％～36wt％；Zr：4wt％～8wt％；Mo：1wt％～4wt％；Sn：3wt％～5wt％，余量为Ti；合金制备的具体步骤是：采用真空非自耗电弧炉熔炼获得成分均匀合金铸锭，经热锻成棒材后在850℃-900℃固溶处理，水冷至室温；随后冷轧变形加工，变形量为80％-90％；最后进行高温热处理，其加热温度为660℃-700℃，保温时间为15min-30min。本发明经冷轧和热处理后，抗拉强度和疲劳性能与目前应用最广的医用植入钛合金Ti-6Al-4V相当，而弹性模量仅为Ti-6Al-4V的60％，生物相容性和力学相容性更优异，可应用于制备生物医用植入体。CN105420549ACN105420549A权利要求书1/1页1.一种低弹性模量高疲劳强度的生物种植钛合金，其特征在于，所述钛合金的组份以重量百分比计算为：Nb：31wt％～36wt％；Zr：4wt％～8wt％；Mo：1wt％～4wt％；Sn：3wt％～5wt％，余量为Ti。2.根据权利要求1所述的一种低弹性模量高疲劳强度的生物种植钛合金，其特征在于，所述钛合金的β稳定化系数Kβ≥1.25；Kβ的计算公式为：Kβ＝％Nb/28.4+％Mo/11；式中％Nb表示Nb元素的重量百分比，％Mo表示Mo元素的重量百分比。3.根据权利要求1或2所述的一种低弹性模量高疲劳强度的生物种植钛合金，其特征在于，所述钛合金的平均价电子数e/a＝4.23-4.26；合金平均价电子数的定义为：e/a＝ΣNifi式中Ni代表第i个元素原子的价电子数，fi代表第i个元素的原子百分比，根据各元素的价电子数以及元素的原子百分比与重量百分比的转换关系，计算公式为：e/a＝(％Ti×0.084+％Nb×0.055+％Zr×0.044+％Mo×0.060+％Sn×0.032)/(％Ti×0.021+％Nb×0.011+％Zr×0.011+％Mo×0.010+％Sn×0.008)式中％表示该符号后元素的重量百分比。4.一种如权利要求1所述的一种低弹性模量高疲劳强度的生物种植钛合金的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：第一步：根据钛合金成分，以Ti、Nb、Zr、Mo和Sn为原料配制合金；第二步：将配好的原料置于磁搅拌真空非自耗电弧炉中反复熔炼，得到成分均匀的铸锭；第三步：将铸锭热锻成棒材，经固溶处理后投入水中淬火冷却；第四步：车削去除棒材表面的氧化皮，然后在室温下进行冷形变加工；第五步：将棒材置于石英管中抽真空密封，在热处理炉中进行高温热处理，随后投入水中冷却至室温。5.根据权利要求4所述的一种低弹性模量高疲劳强度的生物种植钛合金的制备方法，其特征在于所述Ti、Nb、Zr、Mo和Sn原材料，纯度为99.9wt％以上。6.根据权利要求4所述的一种低弹性模量高疲劳强度的生物种植钛合金的制备方法，其特征在于所述热锻，加热温度为900℃-1000℃，变形量为70％-80％，在空气中进行。7.根据权利要求4所述的一种低弹性模量高疲劳强度的生物种植钛合金的制备方法，其特征在于所述固溶处理，加热温度为850℃-900℃，保温时间为1.0-1.5h。8.根据权利要求4所述的一种低弹性模量高疲劳强度的生物种植钛合金的制备方法，其特征在于，所述冷形变加工，为冷轧变形，其变形量为80％-90％。9.根据权利要求4所述的一种低弹性模量高疲劳强度的生物种植钛合金的制备方法，其特征在于，所述高温热处理，其加热温度为660℃-700℃，保温时间为15min-30min。2CN105420549A说明书1/4页一种低弹性模量高疲劳强度的生物种植钛合金及制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种低弹性模量高疲劳强度的生物种植钛合金及制备方法，属于钛合金材料设计及制备技术领域。背景技术[0002]钛及其合金具有优异的力学性能以及在体液环境中的高耐