[发明专利]一种生物医用β型钛合金棒材的热处理方法

说明书

本发明公开了一种生物医用β型钛合金棒材的热处理方法，将横、纵向组织均匀的Ti‑15Mo棒坯置于热处理炉中，在Beta Annealed条件下或者Alpha plus Beta Annealed条件下热处理；对热处理后的棒坯加热矫直，磨削加工至成品。本发明通过选择合适的热处理制度并对其处理过程的控制来实现棒材的组织和性能的优化，采用本发明方法制备得到Ti‑15Mo钛合金棒材，组织均匀，综合性能良好，可以满足多种生物医用产品的应用。

技术领域

本发明属于钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种生物医用β型钛合金棒材的热处理方法。

背景技术

对于生物医疗用钛合金，全球近年来的发展趋势为：1、无毒性(不含Al、V等元素)；2、低弹性模量(越接近人体骨骼的30GPa左右越好)。Ti-Mo系合金弹性模量最低约为50GPa，是理想的植入材料。Ti-15Mo(UNS R58150)合金是一种β型钛合金，经过多年的研究开发，发现该合金弹性模量低、强度高、抗疲劳性能优越且生物相容性良好，在医疗领域应用的优势非常明显，1998年正式开始在医疗领域临床应用。

Ti-15Mo合金有三种交付状态，Beta Annealed Condition(β区退火态)、Alphaplus Beta Annealed Condition(两相区退火态)、Alpha plus Beta Annealed plus AgedCondition(固溶时效态)。Beta Annealed条件下合金可获得完整的再结晶β相组织，合金弹性模量较低。Alpha plus Beta Annealed条件下合金的强度和塑性都会非常好。Alphaplus Beta Annealed plus Aged条件下合金会获得高抗拉强度和疲劳强度，且性能水平优于Ti6Al4V(ELI)。但Ti-15Mo合金对热处理制度和处理参数较为敏感，因此，开发一种有效的生物医用β型钛合金棒材的热处理方法十分必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物医用β型钛合金棒材的热处理方法，用于对Φ9.5mm～Φ25mm规格的Ti-15Mo合金进行热处理，获得组织均匀、性能稳定的Ti-15Mo钛合金棒材。

本发明所采用的技术方案是：一种生物医用β型钛合金棒材的热处理方法，具体包括以下步骤：

步骤1，制备横、纵向组织均匀的Φ9.5mm～Φ25mm规格Ti-15Mo棒坯；

步骤2，热处理：

将步骤1制得的Ti-15Mo棒坯置于热处理炉中，在Beta Annealed条件下或者Alphaplus Beta Annealed条件下热处理；

步骤3，对热处理后的棒坯加热矫直，磨削加工至成品。

本发明的特点还在于，

步骤2中Beta Annealed条件下热处理，具体为：将棒坯在β转变温度以上加热、保温，出炉后水冷。

加热温度为β转变温度以上30℃～50℃，保温时间为40min～80min。

水冷所使用的冷却水水温不大于50℃，棒坯转移入水时间不大于10s，水平入水。

步骤3中加热矫直温度为β转变温度以上20℃～30℃。

步骤2中Alpha plus Beta Annealed条件下热处理，具体为：将棒坯在β转变温度以下加热、保温，出炉后空冷。

加热温度为β转变温度以下160℃～180℃，保温时间为300min～360min。

步骤3中加热矫直温度为β转变温度以下40℃～50℃。