一种生物医用低弹性模量钛钽铌锆硅合金的制备方法.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(10)申请公布号CNCN103509959103509959A(43)申请公布日2014.01.15(21)申请号201310324368.9C22F1/02(2006.01)(22)申请日2013.07.30(71)申请人中国船舶重工集团公司第七二五研究所地址471023河南省洛阳市洛龙区滨河南路169号(72)发明人郁炎蒋鹏李士凯(74)专利代理机构洛阳市凯旋专利事务所41112代理人符继超(51)Int.Cl.C22C1/02(2006.01)C22C14/00(2006.01)C22C30/00(2006.01)权利要求书1页权利要求书1页说明书3页说明书3页(54)发明名称一种生物医用低弹性模量钛钽铌锆硅合金的制备方法(57)摘要一种生物医用低弹性模量钛钽铌锆硅合金的制备方法，按质量百分比将15～30%的钽、10～15%的铌、5～10%的锆、≤1%的硅以及余量钛放入非自耗真空熔炼炉内并在氩气保护下熔炼，真空度≥5×10-3Pa，熔炼温度1600～2800℃，出炉浇铸成钛钽铌锆硅合金铸锭，在900～1000℃的真空热处理炉内对其热处理，在800～900℃加热下对其热轧得到厚度0.5～5mm的片状钛钽铌锆硅合金，再经700～850℃热处理及淬火后即可得到生物医用低弹性模量钛钽铌锆硅合金，其弹性模量在40～60GPa之间，作为医用植入材料能大大降低“应力屏蔽”效应，而抗拉强度、屈服强度及断裂延伸率均有不同提高。CN103509959ACN10359ACN103509959A权利要求书1/1页1.一种生物医用低弹性模量钛钽铌锆硅合金的制备方法，该制备方法中使用的钛、钽、铌、锆、硅的纯度均不低于99.5%，其中锆的质量百分比控制在5～10%，该制备方法中还使用到非自耗真空熔炼炉、真空热处理炉、加热炉，其特征是：①按质量百分比将15～30%的钽、10～15%的铌、5～10%的锆、≤1%的硅以及余量钛放入非自耗真空熔炼炉内，对非自耗真空熔炼炉进行抽真空使其真空度≥5×10-3Pa，其后向非自耗真空熔炼炉内充入高纯氩气，在熔炼温度1600～2800℃对上述钛钽铌锆硅合金进行第一次熔炼至熔化状态，接着随炉冷却至900～1000℃时再加热进行第二次熔炼至熔化状态，其后随炉冷却至900～1000℃时再加热进行第三次熔炼至熔化状态，随后出炉浇铸成钛钽铌锆硅合金铸锭；②将所述钛钽铌锆硅合金铸锭放在真空热处理炉内进行热处理，真空热处理炉的真空度≥5×10-3Pa，真空热处理炉的温度控制在900～1000℃，热处理的时间不低于12h，之后所述钛钽铌锆硅合金铸锭随真空热处理炉自然冷却至室温；③将②热处理的所述钛钽铌锆硅合金铸锭在加热炉内加热至800～900℃，然后在热轧机上进行数次轧制得到厚度为0.5～5mm的片状钛钽铌锆硅合金；④将③得到的所述片状钛钽铌锆硅合金放在真空热处理炉内进行热处理，此时真空热处理炉的真空度≥3×10-3Pa，真空热处理炉的温度控制在700～850℃，热处理的时间不低于0.5h，之后对所述片状钛钽铌锆硅合金进行淬火，淬火在冰水中进行，淬火后即可得到生物医用低弹性模量钛钽铌锆硅合金。2CN103509959A说明书1/3页一种生物医用低弹性模量钛钽铌锆硅合金的制备方法技术领域[0001]本发明属于钛合金制备技术领域，尤其是一种生物医用低弹性模量钛钽铌锆硅合金的制备方法。背景技术[0002]与传统的生物医用不锈钢和钴铬合金相比，钛及钛合金材料如Ti6Al4V、TiNi等，由于其低弹性模量、高比强度、优异的生物相容性和耐腐蚀性等特点，使其更适用生物医学领域，在人工关节如髋、膝、肩、踝、肘、腕、指关节等、骨创伤产品如髓内钉、固定板、螺钉等、脊柱矫形内固定系统、牙种植体、牙托、牙矫形丝、人工心脏瓣膜、介入性心血管支架等医用器件方面具有广泛的使用范围。[0003]制备临床效果佳的生物医用钛合金不应具有毒性元素，同时还应考虑金属过敏的风险，因此国际上研发成功的无毒、无过敏性合金元素的生物医用钛合金多集中在Ti-Mo基、Ti-Nb基以及Ti-Zr基合金，如：Ti13Nb13Zr、Ti12Mo6Zr2Fe、Ti12Mo5Zr5Sn、Ti15Mo、Ti16Nb10Hf、Ti15Mo2.8Nb0.2Si、Ti45Nb、Ti35Zr10Nb、Ti35Nb7Zr5Ta、Ti29Nb13Ta4.6Zr以及Ti30Zr1Mo等。[0004]上述生物医用合金虽然具有形状记忆效应和生物相容性佳等特点，但是上述生物医用合金的弹性模量相对人骨的弹性模量4～30GPa还是太高，作为医用材料可能会出现“应力屏蔽”效应，影响了上述生物医用合金的推广应用。[0005]CN101285139A公