[发明专利]外科植入物用TC20钛合金小规格棒材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有色金属材料加工技术领域，涉及一种外科植入物用TC20钛合金小规格棒材的制备方法。

背景技术

TC20钛合金的成分为Ti-6Al-7Nb，由瑞士Sulzer医学技术公司开发，并于1985年开始临床应用。作为第二代医用钛合金，与第一代Ti-6Al-4V合金相比采用细胞适应性好的Nb元素代替有毒的V元素，很大程度上提高了该合金在人体环境中的安全性。由于TC20合金不但具有良好的生物和力学相容性，而且具有与Ti-6Al-4V合金相似的力学性能。近年来，该合金被广泛地应用在医疗领域，成为外科植入物用器件的首选材料，如脊椎矫形器件、接骨螺钉、髓内钉等。

目前，外科植入物用TC20钛合金棒材工艺的规格为Φ25mm左右。随着变形量的不断增大，即棒材规格的不断减小，组织中晶粒的二次再结晶趋势越大，组织均匀性控制越困难。现有的钛合金棒材的制备工艺过程是棒坯1火精锻，棒坯2火精锻。锻造加热火次为2火次，总变形量约为64％，只能制备出直径在Φ25mm左右的TC20钛合金棒材。由于锻造工艺总变形量小，锻造方式较为简单，不能充分破碎棒坯心部的铸态组织，其合金组织从边缘到中心部，不同部位显微组织均匀性较差，所以达不到TC20钛合金小规格棒材组织均匀性方面的要求，采用这种方式就不适用于Φ8mm-Φ12mm更小规格的棒材的制备。

发明内容

本发明的目的是提供一种外科植入物用TC20钛合金小规格棒材的制备方法，制得的Φ8mm-Φ12mm小规格钛合金棒材组织均匀性好。

本发明所采用的技术方案是，外科植入物用TC20钛合金小规格棒材的制备方法，按以下步骤进行：

步骤1.

取规格为Φ90的钛合金棒坯，在精锻机上进行锻造，锻造加热温度为949-979℃，保温时间为60min-70min，变形量为25％，精锻结束后进行矫直，空冷，得到精锻后的棒坯；

步骤2.

将步骤1得到的精锻后的棒坯通过轧机进行轧制，转速为975r/min，轧制过程中依次通过Φ45mm圆形、41×41mm方形、38×38mm方形、30×30mm方形、42mm扁形、23×23mm方形、35mm扁形、16×16mm方形、26mm扁形、Φ16mm圆形、23mm扁形、8.5×8.5-12.5×12.5方形、14-20扁形、Φ8-Φ12mm圆形的孔型进行交错轧制，其中棒坯轧制过程中温度为940℃-970℃，保温时间为40min-50min，轧制完成后空冷，即得。

本发明的特征还在于，

精锻机采用SKK-10型精锻机。

轧机采用ZC250三架横列式轧机。

本发明的制备方法，采用合适的温度和变形量，对TC20钛合金大规格棒坯在两相区进行精锻，精锻完成后采用不同的轧制孔型进行轧制，使棒坯边缘和心部变形充分、均匀，最终使TC20钛合金棒坯粗大的组织变的均匀细小，以获得优异的各部位均匀的组织，制得的Φ8mm-Φ12mm小规格钛合金棒材满足使用标准要求，并且具有优异的不同炉批次的批次稳定性，适用于工业化批量稳定生产。

附图说明

图1是采用本发明实施例1制得的TC20钛合金小规格棒材的高倍组织照片，其中，a是边缘处组织照片，b是中心处组织照片；

图2是采用本发明实施例2制得的TC20钛合金小规格棒材的高倍组织照片，其中，a是边缘处组织照片，b是中心处组织照片；

图3是采用本发明实施例3制得的TC20钛合金小规格棒材的高倍组织照片，其中，a是边缘处组织照片，b是中心处组织照片；

图4是采用传统工艺制得的TC20钛合金小规格棒材的高倍组织照片，其中，a是边缘处组织照片，b是中心处组织照片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

现有的直径在Φ25mm左右的TC20钛合金棒材制备工艺为：棒坯1火精锻，棒坯2火精锻。锻造加热火次为2火次，总变形量约为64％。该锻造工艺总变形量小，锻造方式较为简单，不能充分破碎棒坯心部的铸态组织，尤其是TC20小尺寸规格钛合金棒材，其制备得到的TC20钛合金小规格棒材的高倍组织照片如图4所示，可以看出，合金组织从边缘到中心部，不同部位显微组织均匀性较差。该锻造工艺无法满足Φ8.0mm-Φ12.0mm规格的TC20钛合金棒材的组织要求。

本发明的外科植入物用TC20钛合金小规格棒材的制备方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1.棒坯精锻