[发明专利]一种低弹性模量耐腐蚀钛合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种低弹性模量耐腐蚀钛合金及其制备方法，按质量含量计，钛合金包括Al 5.5～6.5％、Nb 6.5～7.5％、Zr 5～45％、Ta≤0.5％和余量的Ti。本发明严格控制各元素的含量，提升钛合金的力学性能，适当提高合金耐腐蚀性能；同时，能够获得弹性模量更低的α″马氏体相，对医用Ti合金有性能补足与提升作用。实验结果表明，本发明提供的低弹性模量耐腐蚀钛合金的弹性模量比传统钛合金的弹性模量降低幅度高达18％。

技术领域

本发明涉及钛合金技术领域，特别涉及一种低弹性模量耐腐蚀钛合金及其制备方法。

背景技术

钛合金以其高比强度、高比模量、耐腐蚀等一系列优势，具有广泛的应用优势，在海洋工程、航空航天、生物医学、冶金、化工、轻工等诸多领域均得到重视。

随着钛及钛合金被广发应用，如今医学的不断发展和对人体健康的不断关注，生物医学领域对钛合金的性能提出了更为苛刻的要求，传统钛合金在弹性模量和耐腐蚀方面难以满足当下人体植入材料的要求，作为人体植入材料，应具有较低的弹性模量，避免由于应力遮挡效应而产生的人体骨骼损伤及骨质疏松等情况发生，还应该具备优异的耐腐蚀性能，以满足长期在人体体液环境下的正常服役情况。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低弹性模量耐腐蚀钛合金及其制备方法。本发明提供的钛合金具有良好的耐腐蚀性，并且弹性模量低，满足人体植入材料对弹性模量和耐腐蚀性的要求。

本发明提供了一种低弹性模量耐腐蚀钛合金，按质量含量计，包括Al 5.5～6.5％、Nb 6.5～7.5％、Zr 5～45％、Ta≤0.5％和余量的Ti。

优选的，所述低弹性模量耐腐蚀钛合金包括Al 5.7～6.3％、Nb 6.7～7.3％、Zr15～35％、Ta0.1～0.4％和余量的Ti。

优选的，所述低弹性模量耐腐蚀钛合金的组织包括亚稳β相、α″马氏体相和α′马氏体相。

本发明提供了上述技术方案所述的低弹性模量耐腐蚀钛合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将合金原料熔炼后得到铸态合金坯；

(2)将所述步骤(1)得到的铸态合金锭进行固溶处理，得到固溶态坯；

(3)将所述步骤(2)得到的固溶态坯进行时效处理后冷却，得到低弹性模量耐腐蚀钛合金。

优选的，所述步骤(1)中熔炼为真空电弧熔炼，所述真空电弧熔炼的温度为2000～2500℃。

优选的，所述步骤(1)中熔炼反复进行5次以上。

优选的，所述步骤(2)中固溶处理的保温温度为800～950℃，固溶处理的保温时间为60～90min，固溶处理的冷却方式为水淬。

优选的，所述步骤(3)中时效处理的温度为600～700℃，时效处理的时间为3～4h。

优选的，所述步骤(2)固溶处理的保温过程和步骤(3)中时效处理独立地在保护气氛下进行。

本发明提供了一种低弹性模量耐腐蚀钛合金，按质量含量计，包括Al5.5～6.5％、Nb 6.5～7.5％、Zr 5～45％、Ta≤0.5％和余量的Ti。本发明严格控制各元素的含量，提升钛合金的力学性能，β相稳定元素Nb的添加可以降低钛合金相转变温度，调整合金相组成、相含量，增强合金的淬透性及热加工性能，也可适当提高合金耐腐蚀性能；同时Zr元素的添加，有效增强合金的耐腐蚀性能，还能适当降低合金相转变温度，以通过热处理获得弹性模量更低的α″马氏体相，对医用Ti合金有性能补足与提升作用。

实验结果表明，本发明提供的低弹性模量耐腐蚀钛合金的弹性模量比传统钛合金的弹性模量降低幅度高达18％。

附图说明