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一種低彈性模量亞穩β鈦合金及制備方法

  • 專利類型:發明專利
  • 有效期:不限
  • 發布日期:2021-12-20
  • 技術成熟度:可以量產
交易價格: ¥面議
  • 法律狀態核實
  • 簽署交易協議
  • 代辦官方過戶
  • 交易成功

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  • 技術(專利)類型 發明專利
  • 申請號/專利號 CN201410036212.5 
  • 技術(專利)名稱 一種低彈性模量亞穩β鈦合金及制備方法 
  • 項目單位 寶鈦集團有限公司
  • 發明人 劉會群,高頎,易丹青,王鼎春,尹勝利,楊奇,石為民 
  • 行業類別 其他領域
  • 技術成熟度 可以量產
  • 交易價格 ¥面議
  • 聯系人 衛曉虎
  • 發布時間 2021-12-20  
  • 01

    項目簡介

    本發明涉及一種鈦合金材料,特別是一種加工性能優異的多功能生物醫用亞穩β鈦合金材料,屬于鈦合金材料制備技術領域。該合金的成分范圍以質量百分比計為Ti?(18~27%)Nb?(0.5~2%)Mo?(3~5%)Zr?(7~9%)Sn?(0.1~0.3%)O。該鈦合金具有良好的綜合性能,通過不同的熱處理可以調控合金的強度和彈性模量。該合金的彈性模量E為40~73GPa,屈服強度為σ=260~864MPa、抗拉強度為σ=686~1094MPa、伸長率為ε=4~20%,斷面收縮率為:20~52%。該鈦合金不含Al、V等毒性元素,具有優異的耐蝕性和生物相容性,冷加工性能優異。該鈦合金可以用來制造人工骨、人工關節、接骨板等用于組織修復或替代材料。
    展開
  • 02

    說明書

    1.一種低彈性模量亞穩β鈦合金,其成分以質量百分比計為:
    19wt%Nb-1wt%Mo-4wt%Zr-7wt%Sn-0.2wt%O,余量為Ti;
    其制備方法,包括以下步驟:
    步驟一:配料
    按設計的β鈦合金的成分配取各組分,混合均勻,壓制成型,得
    到坯料;
    步驟二:合金制備
    將步驟一所得坯料作為自耗電極,進行3次真空自耗電弧熔煉,
    冷卻,得到低彈性模量亞穩β鈦合金錠;熔煉時,控制熔煉爐內的真
    空度≤10-2Pa;熔煉的溫度為1600℃,每次熔煉的時間為30min;
    所得合金錠在保護氣氛下均勻化退火,均勻化溫度為1000℃,時間為
    12h,在電阻爐中960℃保溫120min,然后在自由鍛造機上進行開坯鍛
    造,得到鍛坯;鍛坯經總變形量為80%的冷軋處理制備成冷軋板,冷
    軋板進行固溶處理、水淬,得到固溶態板材,所述固溶處理的溫度為
    900℃,保溫時間為30min;固溶態板材加熱至500℃,保溫:10min或
    1h,水淬,得到時效態板材,時效態板材的彈性模量為E=48或52GPa、
    屈服強度為σ0.2=480或665MPa、抗拉強度為σb=790或950MPa、伸長
    率為ε=8%,斷面收縮率為:28%或27%;或
    β鈦合金成分以質量百分比計為:
    19wt%Nb-1.5wt%Mo-4wt%Zr-8wt%Sn-0.3wt%O,余量為Ti;
    其制備方法,包括以下步驟:
    步驟一:配料
    按設計的β鈦合金的成分配取各組分,混合均勻,壓制成型,得
    到坯料;
    步驟二:合金制備
    將步驟一所得坯料作為自耗電極,進行3次真空自耗電弧熔煉,
    冷卻,得到低彈性模量亞穩β鈦合金錠;熔煉時,控制熔煉爐內的真
    空度≤10-2Pa;熔煉的溫度為1700℃,每次熔煉的時間為45min;
    所得合金錠在保護氣氛下均勻化退火,均勻化溫度為1000℃,時間為
    12h,在電阻爐中960℃保溫120min,然后在自由鍛造機上進行開坯鍛
    造,得到鍛坯;鍛坯經總變形量為80%的冷軋處理制備成冷軋板,冷
    軋板進行固溶處理、水淬,得到固溶態板材,所述固溶處理的溫度為
    900℃,保溫時間為30min;固溶態板材加熱至550℃,保溫:30min或
    2h,水淬,得到時效態板材,時效態板材的彈性模量為E=48或50GPa、
    屈服強度為σ0.2=412Mpa或597Mp、抗拉強度為σb=825或987MPa、
    伸長率為ε=10%或5%,斷面收縮率為:33%或23%;或
    β鈦合金成分以質量百分比計為:
    18wt%Nb-1.5wt%Mo-4wt%Zr-7wt%Sn-0.2wt%O,余量為Ti;
    其制備方法,包括以下步驟:
    步驟一:配料
    按設計的β鈦合金的成分配取各組分,混合均勻,壓制成型,得
    到坯料;
    步驟二:合金制備
    將步驟一所得坯料作為自耗電極,進行2次真空自耗電弧熔煉,
    冷卻,得到低彈性模量亞穩β鈦合金錠;熔煉時,控制熔煉爐內的真
    空度≤10-2Pa;熔煉的溫度為1650℃,每次熔煉的時間為60min;
    所得合金錠在保護氣氛下均勻化退火,均勻化溫度為1000℃,時間為
    12h,在電阻爐中960℃保溫90min,然后在自由鍛造機上進行開坯鍛
    造,得到鍛坯;鍛坯經總變形量為75%的冷軋處理制備成冷軋板,冷
    軋板進行固溶處理、水淬,得到固溶態板材,所述固溶處理的固溶溫
    度為830℃,保溫時間為60min;固溶態板材加熱至500℃,保溫:10min
    或1h,水淬,得到時效態板材,時效態板材的彈性模量為E=50或
    55GPa、屈服強度為σ0.2=495Mpa或650Mp、抗拉強度為σb=805或
    963MPa、伸長率為ε=8%,斷面收縮率為:28%或27%。
    2.根據權利要求1所述的一種低彈性模量亞穩β鈦合金的制備
    方法,其特征在于:步驟二中,均勻化退火后,在合金錠表面刷涂一
    層厚度為0.3-0.6mm的氧化鋁高溫保護涂料,自然風干后,開坯鍛造,
    得到鍛坯,終鍛溫度控制在800℃以上。
    3.根據權利要求2所述的一種低彈性模量亞穩β鈦合金的制備
    方法,其特征在于:在冷軋板表面刷涂一層厚度為0.3-0.6mm的氧化
    鋁高溫保護涂料,進行固溶處理后水淬,得到固溶態板材。
    4.根據權利要求3所述的一種低彈性模量亞穩β鈦合金的制備
    方法,其特征在于:β鈦合金組分中,Nb、Mo、Sn以含Ti中間合金
    的形式加入,O以氧化鈦的形式加入,Zr以純度≥99.9%的海綿Zr的
    形式加入,鈦以零級海綿Ti的形式加入,合金中,Ti的總含量由含
    Ti中間合金中的Ti以及氧化鈦中的Ti與海綿Ti共同構成。
    展開

專利技術附圖

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