[发明专利]一种TA3冷轧板材和TA3冷轧板材细晶强化方法

说明书

本发明涉及金属材料领域，公开了一种TA3冷轧板材细晶强化方法，该方法包括：板坯的制作、热轧、冷轧和退火，板坯的制作原料中含有0.1‑0.3重量％的Fe元素、0.1‑0.3重量％的O元素；所述热轧温度为800‑900℃，所述热轧的终轧温度不大于700℃，所述热轧后得到的热轧半成品厚度为2‑8mm，所述热轧的末轧程变形率不小于45％；所述冷轧的末轧程变形率不小于35％；所述退火的温度为580‑650℃，所述退火的保温时间为30‑60分钟。采用本发明的细晶强化方法制备的TA3冷轧板材的晶粒度达到8‑9级，可代替部分低Al低V的医用钛合金，具有优良的市场前景。

技术领域

本发明涉及一种TA3冷轧板材，以及一种TA3冷轧板材细晶强化方法和一种由该方法得到的TA3冷轧板材。

背景技术

众所周知，近几年来，生物医用金属材料每年保持15-20％的增长趋势，由于钛及钛合金比强度高弹性模量接近自然骨，耐蚀性好以及优良的生物相容性和加工成形性，在骨科植入领域得到越来越多的应用。

传统的外科植入件Ti-6Al-4V钛合金曾经在外科植入领域有相当广泛的应用。但近年来也发现一些问题，首先，由于存在V元素，V元素存在毒性的问题在患者植入后期逐渐体现出来，其次，也有研究指出Al元素也会对人的神经系统造成影响。

因此，低Al低V的钛及钛合金，无毒害的Mo、Nb、Zr元素钛合金，在医疗器械和外科植入领域的发展和应用开始扩大。其中纯钛细晶强化材料便是其中的发展方向之一。

纯钛的强度相对较低，其早期在医疗领域特别是大承载部件的使用受到限制，但由于近年来加工技术及加工能力的快速提高，使纯钛通过细晶强化来达到钛合金的强度，以满足高承载医疗用钛的使用需求成为可能；同时，纯钛的无合金元素潜在危害的优势可以得到保留。例如：目前已经可以通过等径弯曲通道变形法(ECAP法)使纯钛晶粒度达到纳米级，强度达到1100MPa以上(达到Ti-6Al-4V水平)，但由于ECAP法难以实现工业化大规模生产，故在工业上的应用受限。因此，优化细晶强化工艺成为生产可替代低Al低V的钛及钛合金的TA3冷轧板材的关键。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的TA3冷轧板材细晶强化方法难以获得强度和加工塑性兼具的TA3冷轧板材且成本较高的缺陷，提供了一种强度较高和加工塑性较好的TA3冷轧板材，还提供了一种能够获得强度较高和加工塑性较好且成本较低的TA3冷轧板材细晶强化方法及其制备的TA3冷轧板材。

本发明的发明人通过深入的研究发现：通过控制板坯组成成分、热轧、冷轧、退火等工序，特别是通过在板坯的制作原料中混入特定量的Fe元素和O元素；在热轧中控制热轧温度、终扎温度、热轧后得到的热轧半成品厚度以及热轧的末轧程变形率；在冷轧中控制冷轧的末轧程变形率；控制退火的温度和退火的保温时间来细化TA3冷轧板材的晶粒，从而可得到成品力学性能好，特别是强度较高且加工塑性优良的TA3冷轧板材，从而完成了本发明。

本发明提供了一种TA3冷轧板材，该TA3冷轧板材含有Ti元素、Fe元素和O元素，以TA3冷轧板材的总量为基准，所述Ti元素的含量为99.4-99.8重量％，所述Fe元素的含量为0.1-0.3重量％，所述O元素的含量为0.1-0.3重量％。。

本发明还提供了一种TA3冷轧板材细晶强化方法，该方法包括：板坯的制作、热轧、冷轧和退火，其特征在于，

板坯的制作原料中含有0.1-0.3重量％的Fe元素、0.1-0.3重量％的O元素；

所述热轧温度为800-900℃，所述热轧的终轧温度不大于700℃，所述热轧后得到的热轧半成品厚度为2-8mm，所述热轧的末轧程变形率不小于45％；

所述冷轧的末轧程变形率不小于35％；

所述退火的温度为580-650℃，所述退火的保温时间为30-60分钟。