一种医用低模量钛合金棒材的热处理方法.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(10)申请公布号CNCN103668023103668023A(43)申请公布日2014.03.26(21)申请号201210325433.5(22)申请日2012.09.05(71)申请人西安赛特思迈钛业有限公司地址710021陕西省西安市经济技术开发区凤城三路46号(72)发明人樊亚军魏芬绒李雷陈志宏曹继敏杨华斌罗斌莉(51)Int.Cl.C22F1/18(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图3页附图3页(54)发明名称一种医用低模量钛合金棒材的热处理方法(57)摘要本发明涉及一种医用低模量钛合金棒材的热处理方法，当热处理炉温度升高到770℃～820℃，将规格在Φ6mm～Φ14mm范围内的Ti13Nb13Zr钛合金轧制棒材坯料装入炉内均温区，加热到温后保温0.5h～1h，水冷；再次将棒材放入320℃～370℃热处理炉内保温5～8h，空冷至室温；再次将棒材放入500℃～550℃热处理炉内保温5～10h，空冷至室温。所有保温阶段炉温波动在±10℃范围内。本发明的热处理方法解决了Ti13Nb13Zr钛合金棒材强度的问题。采用本发明热处理方法可大大提高Ti13Nb13Zr钛合金棒材的强度，并确保塑形合适，保持较低的弹性模量，可满足应用于脊柱矫形棒、接骨螺钉、髓内钉等医用外科植入物器件。CN103668023ACN103682ACN103668023A权利要求书1/1页1.一种医用低模量钛合金棒材的热处理方法，其特征在于按以下步骤进行：当热处理炉温度升高到770℃～820℃，将规格在Φ6mm～Φ14mm范围内的Til3Nbl3Zr钛合金轧制棒材坯料装入炉内均温区，加热到温后保温0.5h～1h，水冷；再次将棒材放入320℃～370℃热处理炉内保温5～8h，空冷至室温；再次将棒材放入500℃～550℃热处理炉内保温5～10h，空冷至室温。所有保温阶段炉温波动在±10℃范围内。2CN103668023A说明书1/3页一种医用低模量钛合金棒材的热处理方法技术领域[0001]本发明属于有色金属加工领域，涉及一种医用低模量钛合金的热处理方法。背景技术[0002]与传统Ti6Al4V钛合金相比，β新型钛合金Ti13Nb13Zr具有与人体骨骼更为接近的低弹性模量，且采用Nb、Zr代替Al、V，生物力学相容性优异，是一种优良的医用钛合金材料。[0003]但Ti13Nb13Zr钛合金棒材采用传统的固溶处理后，材料的力学性能较差，主要表现在强度较Ti6Al4V钛合金低很多，抗拉强度Rm一般低于800Mpa，而Ti6Al4V钛合金抗拉强度Rm在900Mpa以上，差距较大。由于医用外科植入物器件脊柱矫形棒、接骨螺钉、髓内钉在使用过程中承受的拉伸、弯曲、扭转等复杂应力作用，因此限制了Ti13Nb13Zr钛合金棒材的医学应用。发明内容[0004]本发明的目的是提出一种医用低模量钛合金的热处理方法，解决Ti13Nb13Zr钛合金棒材强度低的问题。[0005]本发明所采用的技术方案是，医用低模量钛合金的热处理方法，具体按照以下步骤进行：[0006]当热处理炉温度升高到770℃～820℃，将规格在Φ6mm～Φ14mm范围内的Ti13Nb13Zr钛合金轧制棒材坯料装入炉内均温区，加热到温后保温0.5h～1h，水冷；再次将棒材放入320℃～370℃热处理炉内保温5～8h，空冷至室温；再次将棒材放入500℃～550℃热处理炉内保温5～10h，空冷至室温。所有保温阶段炉温波动在±10℃范围内。[0007]采用本发明热处理方法处理的规格在Φ6mm～Φ14mm范围内的Ti13Nb13Zr钛合金棒材强度得到很大提高，抗拉强度Rm可达950Mp以上，屈服强度Rp0.2可达850Mp以上，延伸率A可达10％-15％，弹性模量约80GPa，与Ti6Al4V钛合金相比，强度、塑形相当，弹性模量低30％左右(Ti6Al4V钛合金弹性模量110GPa左右)。附图说明[0008]图1为采用本发明实施例1处理后的Ti13Nb13Zr钛合金棒材的高倍组织照片；[0009]图2为采用本发明实施例2处理后的Ti13Nb13Zr钛合金棒材的高倍组织照片；[0010]图3为采用本发明实施例3处理后的Ti13Nb13Zr钛合金棒材的高倍组织照片；[0011]图4为采用本发明实施例4处理后的Ti13Nb13Zr钛合金棒材的高倍组织照片；[0012]图5为采用传统工艺方法处理后的Ti13Nb13Zr钛合金棒材的高倍组织照片。具体实施方式[0013]下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。3CN103668023A说明书2/3页[0014]本发明的医用钛合金棒材的热处理方法的过程为，加热、装料、保温、