一種高強度低模量生物醫用鈦合金的製作方法

2023-05-28 00:01:01

專利名稱：一種高強度低模量生物醫用鈦合金的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種合金材料，特別是一種高強度低模量生物醫用鈦合金。
背景技術：
目前臨床上應用最廣泛外科植入金屬材料主要有不鏽鋼、鈷基合金、鈦合金三種。鈦合金作為新興金屬材料，以其高比強、耐蝕性、生物相容性好等優點，做為人體硬組織修復替代植入產品的需求增長強勁。但目前能為醫學界提供的鈦合金品種很少，監床使用最多的是從航空工業移植過來的Ti6Al4V合金，這種合金由於含有金屬釩，其毒性已被醫學界所公認，此外這種合金的工藝成型性不好，給材料的壓力加工和產品的成型、機械加工等帶來困難。

發明內容
本發明的目的是提供一種無毒、強度高、低模量、耐蝕、生物相容性好、易加工成型的一種高強度低模量生物醫用鈦合金，克服現有技術的不足。
本發明的技術解決方案是一種高強度低模量生物醫用鈦合金，其特徵在於它是由鈦(Ti)、鈮(Nb)、鋯(Zr)組成的，各組分配比如下名 稱 重量百分比鈮(Nb) (31～34)％鋯(Zr) (6～9)％鈦(Ti) 餘 量。
所述的各組分配比可為名 稱 重量百分比鈮(Nb) (32～33)％鋯(Zr) (7～8)％鈦(Ti) 餘 量。
本發明與現有技術相比具有如下優點1、不含毒性組元，生物相容性優良；2、合金強度高(～1050Mpa)並可在較大範圍內調整以滿足不同類型產品的需要；3、彈性模量比Ti6Al4V合金低(25～30)％；4、疲勞強度和斷裂韌性均優於Ti6Al4V合金；5、工藝成型性好，延伸率比Ti6Al4V合金高出20％，壓縮率比Ti6Al4V合金高出30％，熱加工溫度低(100℃～150℃)。
本發明的合金棒材力學性能及其與現有合金的比較
具體實施例方式實施例1以海綿鈦、海綿鋯、鈮鈦中間合金為原料配製合金料，各組分的設計質量分別為鈦(Ti)60千克，鈮(Nb)33千克，鋯(Zr)7千克。壓制電極後經過二次真空電弧熔煉成鑄錠，在(900～1050)℃的溫度下開坯，在(800～900)℃的溫度下加工成棒材或板材，總變形量控制在(65～95)％之間，熱處理溫度為(500～800)℃。上述加工工藝按現有技術的方法進行即可。
實施例2以海綿鈦、海綿鋯、鈮鈦中間合金為原料配製合金料，各組分的設計質量分別為鈦(Ti)57千克，鈮(Nb)34千克，鋯(Zr)9千克。經過二次真空電弧熔煉成鑄錠，在(900～1050)℃的溫度下開坯，在(800～900)℃的溫度下加工成棒材或板材，總變形量控制在(65～95)％之間，熱處理溫度為(500～800)℃。上述加工工藝按現有技術的方法進行即可。
實施例3
以海綿鈦、海綿鋯、鈮鈦中間合金為原料配製合金料，各組分的設計質量分別為鈦(Ti)61千克，鈮(Nb)31千克，鋯(Zr)8千克。經過二次真空電弧熔煉成鑄錠，在(900～1050)℃的溫度下開坯，在(800～900)℃的溫度下加工成棒材或板材，總變形量控制在(65～95)％之間，熱處理溫度為(500～800)℃。上述加工工藝按現有技術的方法進行即可。
實施例4以海綿鈦、海綿鋯、鈮鈦中間合金為原料配製合金料，各組分的設計質量分別為鈦(Ti)62千克，鈮(Nb)32千克，鋯(Zr)6千克。經過二次真空電弧熔煉成鑄錠，在(900～1050)℃的溫度下開坯，在(800～900)℃的溫度下加工成棒材或板材，總變形量控制在(65～95)％之間，熱處理溫度為(500～800)℃。上述加工工藝按現有技術的方法進行即可。
實施例5以海綿鈦、海綿鋯、鈮鈦中間合金為原料配製合金料，各組分的設計質量分別為鈦(Ti)63千克，鈮(Nb)31千克，鋯(Zr)6千克。經過二次真空電弧熔煉成鑄錠，在(900～1050)℃的溫度下開坯，在(800～900)℃的溫度下加工成棒材或板材，總變形量控制在(65～95)％之間，熱處理溫度為(500～800)℃。上述加工工藝按現有技術的方法進行即可。
實施例6以海綿鈦、海綿鋯、鈮鈦中間合金為原料配製合金料，各組分的設計質量分別為鈦(Ti)59千克，鈮(Nb)34千克，鋯(Zr)7千克。經過二次真空電弧熔煉成鑄錠，在(900～1050)℃的溫度下開坯，在(800～900)℃的溫度下加工成棒材或板材，總變形量控制在(65～95)％之間，熱處理溫度為(500～800)℃。上述加工工藝按現有技術的方法進行即可。
實施例7以海綿鈦、海綿鋯、鈮鈦中間合金為原料配製合金料，各組分的設計質量分別為鈦(Ti)58千克，鈮(Nb)33千克，鋯(Zr)9千克。經過二次真空電弧熔煉成鑄錠，在(900～1050)℃的溫度下開坯，在(800～900)℃的溫度下加工成棒材或板材，總變形量控制在(65～95)％之間，熱處理溫度為(500～800)℃。上述加工工藝按現有技術的方法進行即可。
實施例8以海綿鈦、海綿鋯、鈮鈦中間合金為原料配製合金料，各組分的設計質量分別為鈦(Ti)58千克，鈮(Nb)33千克，鋯(Zr)8千克，總重為100千克。經過二次真空電弧熔煉成鑄錠，在(900～1050)℃的溫度下開坯，在(800～900)℃的溫度下加工成棒材或板材，總變形量控制在(65～95)％之間，熱處理溫度為(500～800)℃。上述加工工藝按現有技術的方法進行即可。
因原料中含有少量雜質，鈦的量不能完全確定，故權利要求書中鈦的選擇為餘量。
本發明的材料可以製作人工骨、關節假體、骨科內固定器械、口腔種植體等，也可用於製作眼鏡架、彈簧，還可以作為化工海洋開發結構材料。
權利要求
1.一種高強度低模量生物醫用鈦合金，其特徵在於它是由鈦(Ti)、鈮(Nb)、鋯(Zr)組成的，各組分配比如下名稱 重量百分比鈮(Nb) (31～34)％鋯(Zr) (6～9)％鈦(Ti) 餘量。
2.根據權利要求1所述的一種高強度低模量生物醫用鈦合金，其特徵在於所述的各組分配比為名稱 重量百分比鈮(Nb)(32～33)％鋯(Zr)(7～8)％鈦(Ti)餘量。
全文摘要
本發明公開了一種合金材料，特別是一種高強度低模量生物醫用鈦合金。其特徵在於它是由鈦(Ti)、鈮(Nb)、鋯(Zr)組成的，各組分配比如下鈮(Nb)(31～34)％，鋯(Zr)(6～9)％，鈦(Ti)餘量。與現有技術相比本發明的產品具有如下優點1.不含毒性組元，生物相容性優良；2.合金強度高(～1050MPa)並可在較大範圍內調整以滿足不同類型產品的需要；3.彈性模量比Ti
文檔編號A61L27/06GK1570168SQ20041002050
公開日2005年1月26日 申請日期2004年4月29日 優先權日2004年4月29日
發明者蔣志, 蘭羽, 李海濤 申請人:大連盛輝鈦業有限公司