一种生物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CN113215442A(43)申请公布日2021.08.06(21)申请号202110440701.7C21D9/00(2006.01)(22)申请日2021.04.23A61L27/06(2006.01)A61L27/50(2006.01)(71)申请人迈特斯迪材料科技秦皇岛有限公司B21B1/02(2006.01)地址066006河北省秦皇岛市经济技术开发区龙海道29号创智港先进制造基地3号楼102号三层申请人燕山大学(72)发明人刘日平李波姬朋飞陈博涵郭宇星景勤马明臻张新宇(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569代理人赵琪(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22C1/02(2006.01)C22F1/18(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图4页(54)发明名称一种生物医用钛合金及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种生物医用钛合金及其制备方法，涉及合金材料技术领域。本发明提供的生物医用钛合金，按质量百分比计，化学成分包括：Zr5～20％，Al5.5～6％，Nb6.5～7.5％，其余为Ti。本发明利用Zr元素来修饰Ti‑Al‑Nb合金，Zr具有一定的β稳定能力，能够降低钛合金的β相转变点，使得钛合金在制备过程中能形成更多的亚稳β相以及α"相，进而降低钛合金的弹性模量。本发明提供的生物医用钛合金具有较低的弹性模量，能够更好的作为植入体服役于人体内，而且相比于β钛合金或者亚稳β钛合金，降低了高熔点合金元素的使用，从而降低了成本，适宜工业化生产。CN113215442ACN113215442A权利要求书1/1页1.一种生物医用钛合金，其特征在于，按质量百分比计，所述生物医用钛合金的化学成分包括：Zr5～20％，Al5.5～6％，Nb6.5～7.5％，其余为Ti。2.根据权利要求1所述的生物医用钛合金，其特征在于，包括：Zr10～15％，Al5.5～6％，Nb6.5～7％，其余为Ti。3.权利要求1或2所述生物医用钛合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将合金原料进行熔炼，得到钛合金铸锭；所述合金原料的组成与权利要求1～2任一项所述的生物医用钛合金的化学成分一致；将所述钛合金铸锭进行轧制，得到生物医用钛合金。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述轧制的温度为790～820℃。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述轧制为多道次轧制；所述轧制的总变形量为65～70％。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，每道次轧制后，将所得合金板重新加热至轧制的温度保温。7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，每道次轧制的压下量为2mm。8.根据权利要求3、4或5所述的制备方法，其特征在于，进行所述轧制前还包括预热处理。9.根据权利要求3或5所述的制备方法，其特征在于，进行所述轧制后，还包括：将所得合金板进行淬火处理。10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述熔炼的温度为2600～3000℃。2CN113215442A说明书1/6页一种生物医用钛合金及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种生物医用钛合金及其制备方法。背景技术[0002]钛以及钛合金具有高比强度、生物相容性、低的弹性模量以及在多种酸碱盐环境下优异的耐蚀性等特点而逐渐的被用作生物医用材料，尤其是生物体植入材料，例如需要长期服役的人工关节以及短期服役的矫正器械。目前在临床医学中主要的应用钛材料为纯钛、Ti6Al4V以及Ti6Al7Nb合金，但上述钛材料弹性模量较高(大于100GPa)，作为植入体使用时和人体骨骼的弹性模量不匹配，易产生应力屏蔽，由于应力屏蔽现象，人体骨骼在运动过程中得不到生长，这是钛材料植入体在服役过程中遇到的一个比较棘手的问题。尽管目前已经开发出许多β钛合金以及亚稳β钛合金，因其具有更低的弹性模量(50～70GPa)来用作生物材料，但其制作成本(包括需要用到价格相对高昂的铌、钽、钼等元素所产生的价格成本以及这些合金元素具有高的熔点所产生的冶炼成本和后续的热处理变更的成本)要高于现有的应用于临床的合金，其临床应用被极大地限制。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种生物医用钛合金及其制备方法，本发明提供的生物医用钛合金具有较低的弹性模量，能够更好的作为植入体服役于人体内，而且相比于β钛合金或者亚稳β钛合金，降低了高熔点合金元素的使用，从而降低了成本，适宜工业化生产。[0004]为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：[0005]本发明提供了一种生物医用钛合金，按质量百分比计，所述生物医用钛合金的化学成分包括：Zr5～20％，Al5.5～6％，Nb6.5～7.5％