[发明专利]一种调控医用钛合金螺钉用棒材残余应力的热处理方法

说明书

本发明公开了一种调控医用钛合金螺钉用棒材残余应力的热处理方法，选取轧制钛合金棒材，对钛合金棒材表面的氧化层、杂质和油污进行清除；将钛合金棒材放入多场耦合热处理设备，采用s型热电偶对其温度进行测量，并对钛合金棒材进行电‑力快速耦合处理；当钛合金棒材的温度达到850℃或900℃时进行保温处理；将钛合金棒材降温至550℃～650℃，然后空冷至室温，获得消除残余应力的钛合金棒材。本发明一种调控医用钛合金螺钉用棒材残余应力的热处理方法，解决了现有技术中存在的医用钛合金螺钉残余应力大的问题。

技术领域

本发明涉及钛合金热处理技术领域，涉及一种调控医用钛合金螺钉用棒材残余应力的热处理方法。

背景技术

钛合金具有强度高、结合密度低和耐腐蚀等特点，被广泛应用于医疗器械行业，Ti-6Al-4V合金是一种重要的种植骨U型螺钉材料，但是在工业上应用时其具有很高的残余应力，这可能导致U型螺钉出现颈缩现象(0.05mm)，从而降低其商业应用价值。目前，采用高温退火虽然可以减小或消除残余应力，但是会导致晶粒粗化，降低材料本身强度。

因此，急需设计一种快速热处理技术来调控医用钛合金螺钉用Ti-6Al-4V合金棒材的残余应力。

发明内容

本发明的目的是提供一种调控医用钛合金螺钉用棒材残余应力的热处理方法，解决了现有技术中存在的医用钛合金螺钉残余应力大的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种调控医用钛合金螺钉用棒材残余应力的热处理方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，选取轧制钛合金棒材，对钛合金棒材表面的氧化层、杂质和油污进行清除，备用；

步骤2，将钛合金棒材放入多场耦合热处理设备，采用s型热电偶对其温度进行测量，并对钛合金棒材进行电-力快速耦合处理；

步骤3，当钛合金棒材的温度达到850℃或900℃时进行保温处理；

步骤4，将钛合金棒材降温至550℃～650℃，然后空冷至室温，获得消除残余应力的钛合金棒材。

本发明的特点还在于：

钛合金棒材为Ti-6Al-4V棒材。

步骤1中，钛合金棒材的直径为10mm，沿其轧制方向的长度为12mm。

步骤2具体为：

在多场耦合热处理设备的模具顶部和底部施加5～50MPa的压应力，再通入200～500A/cm²的直流电。

钛合金棒材的升温速率为10～40℃/s。

电-力快速耦合处理后的钛合金棒材的直线度1mm/m。

步骤3中，保温处理的时间不大于100s。

本发明的有益效果是：

本发明一种调控医用钛合金螺钉用棒材残余应力的热处理方法，采用多场耦合热处理设备通过快速电致细晶化效应，控制位错的迁移率，调控α相的再结晶和残余应力的变化，在晶粒不发生粗化的前提下消除棒材的残余应力。

附图说明

图1是实施例1～5制备钛合金棒材沿X轴的残余应力图；

图2是实施例1～5制备钛合金棒材沿Y轴的残余应力图；

图3是实施例1制备Ti-6Al-4V棒材在放大倍数为10000下的扫描电镜图；

图4是实施例2制备Ti-6Al-4V棒材在放大倍数为10000下的扫描电镜图；

图5是实施例3制备Ti-6Al-4V棒材在放大倍数为10000下的扫描电镜图；