低模量鈦合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低模量鈦合金。
【背景技術(shù)】
[0002] 低模量鈦合金具有與骨更接近的彈性模量，可降低因彈性模量不匹配造成的 應(yīng)力遮擋效應(yīng)。目前ASTM(美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)）共收錄了 3種低模量鈦合金，分別 是Til2Mo6Zr2Fe、Til5Mo、Til3Nbl3Zr。除此之外，Ti35Nb7Zr5Ta、Ti29Nbl3Ta4. 6Zr、 Ti35Nb5Ta7ZrO. 40、Til5Mo5Zr3Al也是正被廣泛研究的低模量鈦合金。目前ASTM收錄的 和正被廣泛研究的低模量鈦合金成分中均含有大量的Mo、Zr、Nb、Ta貴金屬元素，貴金屬元 素的存在必然導(dǎo)致低模量鈦合金的價(jià)格較高，不利于低模量鈦合金的廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種具有與骨更接近的彈性模 量，主要合金元素為六1、111、211，不含貴金屬元素，價(jià)格便宜，利于廣泛應(yīng)用的低模量鈦合金。
[0004] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種低模量鈦合金，鈦合金質(zhì)量百分含量分別 為A1 :5· 5%~7. 5%，Μη:0· 5%~4. 5%，Zn:0· 1%~4%，余量為T(mén)i，彈性模量為25~ 90GPa，通過(guò)真空自耗爐熔煉，并在700~950 °C進(jìn)行鍛造，最后乳制成10~20mm棒材， 700~900 °C進(jìn)行固溶處理；
[0005] 將乳制后的鈦合金加工成爾10cp5X25mm的拉伸試樣，依照GB/T228-2002標(biāo)準(zhǔn) 在AG-100kNG力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試材料的力學(xué)性能，得到其彈性模量為約為82GPa，抗拉強(qiáng)度 為不低于900MPa，屈服強(qiáng)度不低于850MPa，延伸率不低于12 %。
[0006] 上述技術(shù)方案鈦合金質(zhì)量百分含量分別為A1 :5. 5%~6. 5%，Mn:0. 5%~3. 5%， Zn:0· 1 %~0· 5 %，余量為T(mén)i，彈性模量為25~75GPa。
[0007] 采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下積極的效果：
[0008] (1)本發(fā)明具有與骨更接近的彈性模量，主要合金元素為Al、Mn、Zn，不含貴金屬 元素，價(jià)格便宜，利于廣泛應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 本發(fā)明具有鈦合金質(zhì)量百分含量分別為A1 :5. 5%~6. 5%，Μη:0. 5%~3. 5%， Zn:0. 1 %~0. 5 %，余量為T(mén)i，彈性模量為25~75GPa，通過(guò)真空自耗爐熔煉，并在700~ 950°C進(jìn)行鍛造，最后乳制成10~20mm棒材，700~900°C進(jìn)行固溶處理；
[0010] 將乳制后的鈦合金加工成Μ10φ5X25mm的拉伸試樣，依照GB/T228-2002標(biāo)準(zhǔn) 在AG-100kNG力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試材料的力學(xué)性能，得到其彈性模量約為61GPa，抗拉強(qiáng)度為 不低于900MPa，屈服強(qiáng)度不低于850MPa，延伸率不低于12 %。
[0011] (實(shí)施例1)
[0012] 采用海綿鈦、A1棒、電解Mn、Zn棒進(jìn)行配制合金。各組分設(shè)計(jì)質(zhì)量分別為A1 6. 0Kg、Mn0. 095Kg、Zn0. 015Kg，余量為T(mén)i，制成10Kg電極。經(jīng)真空自耗爐熔，并在700°C 進(jìn)tx鍛造，最后乳制成10mm棒材，7〇〇°C進(jìn)彳丁固溶處理。
[0013] 將乳制后的鈦合金加工成丨V_110φ「)X25mm的拉伸試樣，依照GB/T228-2002標(biāo)準(zhǔn) 在AG-100kNG力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試材料的力學(xué)性能，得到其彈性模量約為70GPa，抗拉強(qiáng)度為 不低于900MPa，屈服強(qiáng)度不低于850MPa，延伸率不低于12 %。
[0014] (實(shí)施例2)
[0015] 采用海綿鈦、A1棒、電解Mn、Zn棒進(jìn)行配制合金。各組分設(shè)計(jì)質(zhì)量分別為A1 6. 0Kg、Mn0. 085Kg、Zn0. 020Kg，余量為T(mén)i，制成10Kg電極。經(jīng)真空自耗爐熔，并在950°C 進(jìn)tx鍛造，最后乳制成20mm棒材，900°C進(jìn)彳丁固溶處理。
[0016] 將乳制后的鈦合金加工成Mj0φ5X25mm的拉伸試樣，依照GB/T228-2002標(biāo)準(zhǔn) 在AG-100kNG力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試材料的力學(xué)性能，得到其彈性模量約為61GPa，抗拉強(qiáng)度為 不低于900MPa，屈服強(qiáng)度不低于850MPa，延伸率不低于12 %。
[0017] (實(shí)施例3)
[0018] 采用海綿鈦、A1棒、電解Mn、Zn棒進(jìn)行配制合金。各組分設(shè)計(jì)質(zhì)量分別為A1 6. 0Kg、Mn0. 085Kg、Zn0. 020Kg，余量為T(mén)i，制成10Kg電極。經(jīng)真空自耗爐熔，并在800°C 進(jìn)tx鍛造，最后乳制成15mm棒材，800°C進(jìn)彳丁固溶處理。
[0019] 將乳制后的鈦合金加工成ΜΚ)φ5X25mm的拉伸試樣，依照GB/T228-2002標(biāo)準(zhǔn) 在AG-100kNG力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試材料的力學(xué)性能，得到其彈性模量約為60GPa，抗拉強(qiáng)度為 不低于900MPa，屈服強(qiáng)度不低于850MPa，延伸率不低于12 %。
[0020] 以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低模量鈦合金，其特征在于：鈦合金質(zhì)量百分含量分別為A1 :5. 5%~7. 5%， Μη:0. 5%~4. 5%，Zn:0. 1%~4%，余量為T(mén)i，彈性模量為25~90GPa，通過(guò)真空自耗爐熔 煉，并在700~950°C進(jìn)行鍛造，最后乳制成10~20mm棒材，700~900°C進(jìn)行固溶處理； 將乳制后的鈦合金加工成ΜΙ()φ5X25mm的拉伸試樣，依照GB/T228-2002標(biāo)準(zhǔn)在 AG-100kNG力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試材料的力學(xué)性能，得到其彈性模量約為82GPa，抗拉強(qiáng)度為不 低于900MPa，屈服強(qiáng)度不低于850MPa，延伸率不低于12 %。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低模量鈦合金，其特征在于：鈦合金質(zhì)量百分含量分別為A1 : 5.5%~6.5%，]^:0.5%~3.5%，211:0.1%~0.5%，余量為11，彈性模量為25~756?&。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種低模量鈦合金，鈦合金質(zhì)量百分含量分別為Al：5.5％～7.5％，Mn：0.5％～4.5％，Zn：0.1％～4％，余量為T(mén)i，彈性模量為25～90GPa，通過(guò)真空自耗爐熔煉，并在700～950℃進(jìn)行鍛造，最后軋制成10～20mm棒材，700～900℃進(jìn)行固溶處理；本發(fā)明的低模量鈦合金具有與骨更接近的彈性模量，主要合金元素為Al、Mn、Zn，不含貴金屬元素，價(jià)格便宜，利于廣泛應(yīng)用。
【IPC分類(lèi)】C22C14/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105296801
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510728193
【發(fā)明人】徐文利, 蔡勇
【申請(qǐng)人】創(chuàng)輝醫(yī)療器械江蘇有限公司
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年10月29日