外科植入物用tc20鈦合金小規格棒材的製備方法
2024-02-19 01:35:15
專利名稱：外科植入物用tc20鈦合金小規格棒材的製備方法
技術領域：
本發明屬於有色金屬材料加工技術領域，涉及一種外科植入物用TC20鈦合金小 規格棒材的製備方法。
背景技術：
TC20鈦合金的成分為Ti-6Al-7Nb，由瑞士 Sulzer醫學技術公司開發，並於1985 年開始臨床應用。作為第二代醫用鈦合金，與第一代Ti-6Al-4V合金相比採用細胞適應性 好的Nb元素代替有毒的V元素，很大程度上提高了該合金在人體環境中的安全性。由於 TC20合金不但具有良好的生物和力學相容性，而且具有與Ti-6A1-4V合金相似的力學性 能。近年來，該合金被廣泛地應用在醫療領域，成為外科植入物用器件的首選材料，如脊椎 矯形器件、接骨螺釘、髓內釘等。 目前，外科植入物用TC20鈦合金棒材工藝的規格為①25mm左右。隨著變形量的 不斷增大，即棒材規格的不斷減小，組織中晶粒的二次再結晶趨勢越大，組織均勻性控制越 困難。現有的鈦合金棒材的製備工藝過程是棒坯1火精鍛，棒坯2火精鍛。鍛造加熱火次 為2火次，總變形量約為64%，只能製備出直徑在①25mm左右的TC20鈦合金棒材。由於鍛 造工藝總變形量小，鍛造方式較為簡單，不能充分破碎棒坯心部的鑄態組織，其合金組織從 邊緣到中心部，不同部位顯微組織均勻性較差，所以達不到TC20鈦合金小規格棒材組織均 勻性方面的要求，採用這種方式就不適用於①8mm-①12mm更小規格的棒材的製備。
發明內容
本發明的目的是提供一種外科植入物用TC20鈦合金小規格棒材的製備方法，制 得的①8mm-①12mm小規格鈦合金棒材組織均勻性好。 本發明所採用的技術方案是，外科植入物用TC20鈦合金小規格棒材的製備方法，
按以下步驟進行 步驟1. 取規格為0 90的鈦合金棒坯，在精鍛機上進行鍛造，鍛造加熱溫度為949-979°C， 保溫時間為60min-70min，變形量為25% ，精鍛結束後進行矯直，空冷，得到精鍛後的棒坯；
步驟2. 將步驟1得到的精鍛後的棒坯通過軋機進行軋制，轉速為975r/min，軋制過程中 依次通過①45mm圓形、41 X 41mm方形、38 X 38mm方形、30 X 30mm方形、42mm扁形、23 X 23mm 方形、35mm扁形、16X16mm方形、26mm扁形、①16mm圓形、23mm扁形、8. 5X8. 5-12. 5X12. 5 方形、14-20扁形、①8-①12mm圓形的孔型進行交錯軋制，其中棒坯軋制過程中溫度為 940°C -97(TC，保溫時間為40min-50min，軋制完成後空冷，即得。
本發明的特徵還在於，
精鍛機採用SKK-10型精鍛機。
軋機採用ZC250三架橫列式軋機。
本發明的製備方法，採用合適的溫度和變形量，對TC20鈦合金大規格棒坯在兩相 區進行精鍛，精鍛完成後採用不同的軋制孔型進行軋制，使棒坯邊緣和心部變形充分、均 勻，最終使TC20鈦合金棒坯粗大的組織變的均勻細小，以獲得優異的各部位均勻的組織， 製得的①8mm-①12mm小規格鈦合金棒材滿足使用標準要求，並且具有優異的不同爐批次 的批次穩定性，適用於工業化批量穩定生產。
圖1是採用本發明實施例1製得的TC20鈦合金小規格棒材的高倍組織照片，其 中，a是邊緣處組織照片，b是中心處組織照片； 圖2是採用本發明實施例2製得的TC20鈦合金小規格棒材的高倍組織照片，其 中，a是邊緣處組織照片，b是中心處組織照片； 圖3是採用本發明實施例3製得的TC20鈦合金小規格棒材的高倍組織照片，其 中，a是邊緣處組織照片，b是中心處組織照片； 圖4是採用傳統工藝製得的TC20鈦合金小規格棒材的高倍組織照片，其中，a是 邊緣處組織照片，b是中心處組織照片。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。 現有的直徑在①25mm左右的TC20鈦合金棒材製備工藝為棒坯1火精鍛，棒坯2 火精鍛。鍛造加熱火次為2火次，總變形量約為64%。該鍛造工藝總變形量小，鍛造方式 較為簡單，不能充分破碎棒坯心部的鑄態組織，尤其是TC20小尺寸規格鈦合金棒材，其制 備得到的TC20鈦合金小規格棒材的高倍組織照片如圖4所示，可以看出，合金組織從邊緣 到中心部，不同部位顯微組織均勻性較差。該鍛造工藝無法滿足。8. 0mm-①12. Omm規格的 TC20鈦合金棒材的組織要求。 本發明的外科植入物用TC20鈦合金小規格棒材的製備方法，具體按照以下步驟 進行 步驟1.棒坯精鍛 取規格為0 90的鈦合金棒坯，在SKK-10精鍛機上進行鍛造，鍛造加熱溫度在 949-979t:，保溫時間為60min-70min，變形量為25% ，精鍛結束後進行矯直，冷卻方式採用
空冷，得到精鍛後的棒坯；
步驟2.棒坯軋制 將步驟1得到的精鍛後的棒坯進行軋制，選用軋機為ZC250三架橫列式軋機， 額定功率為215KW，轉速為975r/min，軋制過程中依次通過①45mm圓形、41 X41mm方形、 38X 38mm方形、30X 30mm方形、42mm扁形、23X 23mm方形、35mm扁形、16X 16mm方形、26mm 扁形、①16mm圓形、23mm扁形、8. 5X8. 5-12. 5X12. 5方形、14_20扁形、①8-①12mm圓形的 孔型進行交錯軋制，其中棒坯軋制過程中溫度為940°C -97(rC，保溫時間為40min-50min， 軋制完成後選擇空冷冷卻，即得。
實施例1 : 取規格為0 90的鈦合金棒坯，在SKK-10精鍛機上進行鍛造，鍛造加熱溫度在979°C ，保溫時間為60min，變形量為25% ，精鍛結束後進行矯直，冷卻方式採用空冷，得到 精鍛後的棒坯；將棒坯進行軋制，選用軋機為ZC250三架橫列式軋機，額定功率為215KW，轉 速為975r/min，軋制過程中依次通過①45mm圓形、41X41mm方形、38X38mm方形、30X30mm 方形、42mm扁形、23 X 23mm方形、35mm扁形、16 X 16mm方形、26mm扁形、①16mm圓形、23mm扁 形、12. 5X12. 5mm方形、20mm扁形、①12mm圓形的孔型進行交錯軋制，棒坯軋制過程中溫度 為970°C ，保溫時間為50min，軋制完成後選擇空冷冷卻，即得①12mm的鈦合金小規格棒材。
製得的①12mm的鈦合金小規格棒材的高倍組織照片如圖1中的a、b所示，顯微組 織全部為典型的雙態組織，從邊緣到心部的不同部位顯微組織較均勻，說明棒坯鍛造變形 均勻充分。
實施例2 : 取規格為0 90的鈦合金棒坯，在SKK-10精鍛機上進行鍛造，鍛造加熱溫度在 969t:，保溫時間為70min，變形量為25 % ，精鍛結束後進行矯直，冷卻方式採用空冷，得到 精鍛後的棒坯；將棒坯進行軋制，選用軋機為ZC250三架橫列式軋機，額定功率為215KW，轉 速為975r/min，軋制過程中依次通過①45mm圓形、41X41mm方形、38X38mm方形、30X30mm 方形、42mm扁形、23 X 23mm方形、35mm扁形、16 X 16mm方形、26mm扁形、①16mm圓形、23mm扁 形、10. 5 X 10. 5mm方形、17mm扁形、①10mm圓形的孔型進行交錯軋制，棒坯軋制過程中溫度 為940°C ，保溫時間為45min，軋制完成後選擇空冷冷卻，即得①10mm的鈦合金小規格棒材。
製得的①lOmm的鈦合金小規格棒材的高倍組織照片如圖2中的a、b所示，顯微組 織全部為a+P組織，初生a相成細小等軸狀，從邊緣到心部的不同部位顯微組織較均勻。
實施例3: 取規格為0 90的鈦合金棒坯，在SKK-10精鍛機上進行鍛造，鍛造加熱溫度在 949t:，保溫時間為65min，變形量為25 % ，精鍛結束後進行矯直，冷卻方式採用空冷，得到 精鍛後的棒坯；將棒坯進行軋制，選用軋機為ZC250三架橫列式軋機，額定功率為215KW，轉 速為975r/min，軋制過程中依次通過①45mm圓形、41X41mm方形、38X38mm方形、30X30mm 方形、42mm扁形、23 X 23mm方形、35mm扁形、16 X 16mm方形、26mm扁形、①16mm圓形、23mm扁 形、8. 5X8. 5mm方形、14mm扁形、①8mm圓形的孔型進行交錯軋制，棒坯軋制過程中溫度為 95(TC，保溫時間為40min，軋制完成後選擇空冷冷卻，即得①8mm的鈦合金小規格棒材。
製得的①8mm的鈦合金小規格棒材的高倍組織照片如圖3中的a、 b所示，合金組 織中初生a相成彌撒分布的細小等軸狀，組織從邊緣到心部的不同部位顯微組織較均勻。
所以可以得出，採用本發明的製備方法可以得到組織均勻性較好的①8mm-①12mm TC20鈦合金小規格棒材。
權利要求
一種外科植入物用TC20鈦合金小規格棒材的製備方法，其特徵在於，按以下步驟進行步驟1.取規格為Φ90的鈦合金棒坯，在精鍛機上進行鍛造，鍛造加熱溫度為949-979℃，保溫時間為60min-70min，變形量為25％，精鍛結束後進行矯直，空冷，得到精鍛後的棒坯；步驟2.將步驟1得到的精鍛後的棒坯通過軋機進行軋制，轉速為975r/min，軋制過程中依次通過Φ45mm圓形、41×41mm方形、38×38mm方形、30×30mm方形、42mm扁形、23×23mm方形、35mm扁形、16×16mm方形、26mm扁形、Φ16mm圓形、23mm扁形、8.5×8.5-12.5×12.5方形、14-20扁形、Φ8-Φ12mm圓形的孔型進行交錯軋制，其中棒坯軋制過程中溫度為940℃-970℃，保溫時間為40min-50min，軋制完成後空冷，即得。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述精鍛機採用SKK-10型精鍛機。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述軋機採用ZC250三架橫列式軋機。
全文摘要
本發明公開了一種外科植入物用TC20鈦合金小規格棒材的製備方法，取規格為Φ90的鈦合金棒坯，在精鍛機上進行鍛造，鍛造加熱溫度為949-979℃，保溫時間為60min-70min，變形量為25％，精鍛結束後進行矯直，空冷，得到精鍛後的棒坯；然後通過軋機進行軋制，轉速為975r/min，進行交錯軋制，其中棒坯軋制過程中溫度為940℃-970℃，保溫時間為40min-50min，軋制完成後空冷，即得。本發明的製備方法，對TC20鈦合金大規格棒坯在兩相區進行精鍛，精鍛完成後採用不同的軋制孔型進行軋制，使棒坯邊緣和心部變形充分、均勻，製得的小規格鈦合金棒材滿足使用標準要求。
文檔編號B21K23/00GK101773978SQ20091025455
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月28日 優先權日2009年12月28日
發明者侯豔榮, 馮勇, 劉向宏, 張豐收, 張奕, 徐廣勝, 徐鐵偉, 王富, 王永哲, 王飛雲 申請人:西部超導材料科技有限公司