[发明专利]一种快速筛选低弹性模量生物钛合金的方法

权利要求书

1.一种快速筛选低弹性模量生物钛合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采用相图计算的方法确定待研究扩散偶的两个端际组元成分，即对二元体系，计算出成分-温度相图；对三元体系，计算不同温度的等温截面图；对多元体系，计算不同成分合金的相关系图；然后在成分-温度相图或等温截面图或不同成分合金的相关系图中，确定钛质量百分数高于50％范围内的BCC相所在区域，取该区域中成分差异最大的两个钛合金对应的成分数值，即钛合金成分梯度最大时的两个端点值，即为待研究扩散偶的两个端际组元成分；

(2)根据步骤(1)中确定的两个端际组元成分，以纯金属为原料进行熔炼，得到两个端际组元金属锭，然后线切割所得金属锭，得到金属锭芯部的均匀块体，清理块体表面，再密封入真空且存有海绵钛或海绵钇的容器中，进行退火处理，退火后将块体取出骤冷，对块体进行磨抛，得到扩散偶的两个端际组元；

(3)将步骤(2)中得到的两个端际组元固定在一起，密封入真空且存有海绵钛或海绵钇的容器中，进行退火处理，退火后将已经固定在一起的块体取出骤冷，得到扩散偶；

(4)对步骤(3)中得到的扩散偶进行微观组织结构分析，从而确定BCC相所在区域，对该区域进行成分梯度分析和弹性模量测试，获取钛合金BCC相合金成分-弹性模量的批量实验数据，最后依据弹性模量最低值确定相应的钛合金成分；

所述的微观组织结构分析采用电子探针、扫描电镜或三维原子探针进行；

所述的成分梯度分析方法采用波谱仪进行定点分析或能谱仪进行面扫描；

所述的弹性模量测试的方法为纳米压痕。

2.根据权利要求1所述的快速筛选低弹性模量生物钛合金的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的端际组元成分为纯金属成分或合金成分。

3.根据权利要求1所述的快速筛选低弹性模量生物钛合金的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的容器中的真空度小于10Pa，所述的退火的温度为900～1200℃，时间为2～10天。

4.根据权利要求1所述的快速筛选低弹性模量生物钛合金的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的熔炼采用电弧熔炼法，熔炼过程中，将易挥发金属放在下面，将高熔点金属破碎并放在上面，并多次翻转以保证金属锭的成分均匀，熔炼温度高于相图计算后所得该成分对应的液相温度。

5.根据权利要求1所述的快速筛选低弹性模量生物钛合金的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的磨抛的方式为将块体依次进行砂纸打磨、机械抛光、去离子水或乙醇超声清洗和低温烘干，最终使试样表面清洁光亮没明显划痕且无氧化膜。

6.根据权利要求1所述的快速筛选低弹性模量生物钛合金的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的将两个端际组元固定在一起的方法为采用高纯钼夹具固定，保证两个端际组元既能紧密贴合在一起，又不产生明显变形。

7.根据权利要求1所述的快速筛选低弹性模量生物钛合金的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的容器中的真空度小于10Pa，所述的退火的温度为900～1200℃，时间为6～48小时。

8.根据权利要求1所述的快速筛选低弹性模量生物钛合金的方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(3)中所述的骤冷的方法为置于冰水混合物中。