专利名称：一种医用高强度钛合金丝及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种具有高强度、优良冷成型特性的Ti-6A1-4V钛合金丝的组分控制及其制备方法。
背景技术：
钛及钛合金由于其优异的综合性能近年来广泛应用于外科植入物。其中 Ti-6A1-4V钛合金具有高强度、高韧性等机械性能，以及优异的生物及力学相容性，是理想的外科植入物材料。其棒、板材，主要应用于外科创伤用接骨板及固定螺钉，这对于骨折块的固定非常有效，但短小骨折或撕脱骨折等应力不大的骨折固定，一般采用细丝制作的克氏针替代接骨板及固定螺钉，克氏针不仅能有效地固定骨折块，且操作简单，临床手术创伤小。克氏针(直径范围0. 8 2. 5mm)固定系统要求材料具有高强度(Rm彡1200MPa)，从而有效保证固定后在长期的服役过程中不发生移位现象，同时塑性也要达到8%以上，以获得优良的弯曲特性，满足针尖头部弯曲冷成型要求，起到有效连接固定骨折部位的作用。传统克氏针采用00Crl8M14Mo3冷加工态不锈钢丝，强度很高，但几乎没有塑性，固定时头部弯折等加工或操作会导致明显的开裂现象。得到高强度的Ti-6A1-4V钛合金可以采用固溶时效处理，但是处理后的钛合金塑性较差，因此，应从材料成分控制及加工工艺上改进，来获得满足使用要求的机械性能。
发明内容
本发明“一种医用高强度钛合金丝及其制备方法”的目的是提供一种Ti-6A1_4V 钛合金丝材以及该材料的制备方法，解决材料满足高强度时塑性极低的问题，该丝材不仅具有高强度，且室温下冷成型特性优良。本发明所采用的技术方案，Ti-6A1_4V钛合金，按重量百分比主元素Al含量范围 6.0% 6.3%，V含量范围4. 2% 4.5%，重点是间隙元素0和！^的合理调控，0含量范围0. 13% 0. 15%,狗含量范围0.08% 0. 12%。制备此组分的丝材所采用的方法，包括以下步骤1)熔炼选择0级或1级海绵钛，首先将海绵钛、铝钒合金、铝豆或铝箔按一定比例配置混合成合金料，使用油压机压制成电极块，再使用真空自耗电弧熔炼炉经三次熔炼制备出直径Φ 460mm铸锭；2)锻造采用燃气炉进行开坯锻造(Φ460 — 口 220)，加热温度1050°C 1150°C ；两相区多火次中间锻造(□ 220 — Φ 160—口 70)，加热温度940°C 970°C，并采用换向镦拔的方式，以提高锻造过程中合金的锻透性，终锻温度较正常温度略低，约800°C，以便于后续轧制变形的组织细化；3)轧制
大变形轧制过程(□ 70 — Φ8)采用电炉加热，加热温度900°C 910°C，控温精度要求达到士5°C，加热到温保温时间20min 30min，终轧温度术800°C ；4)控温热拉拔将Φ8轧制坯料经表面修磨处理后，进行预氧化处理，氧化790°C 810°C /15 20min，而后进行多道次的控温热拉拔，制备出不同规格的拉拔丝材，采用孔模拉拔，热拉拔加热在箱式炉中进行，每道次拉拔速率保持恒定。热拉拔后的盘卷丝材经过去应力退火处理、电热矫直、磨削等工序后制备得 0. 8mm 2. 5mm Ti_6Al_4V钛合金丝。去应力退火采用700°C 750°C /1 1. 5h。本发明所涉及材料的制备过程中控温热拉拔为关键工序。具体热拉拔工艺制度如下
权利要求
1.一种Ti-6A1-4V钛合金的成分控制(重量百分比)主元素Al含量范围6.0% 6.3%，V含量范围4. 2% 4. 5% ；间隙元素0含量范围0. 13% 0. 15%，！^e含量范围 0. 08% 0. 12%。
2.根据权利要求1所述成分控制的Ti-6A1-4V钛合金，需经过熔炼、开坯锻造、多火次镦拔锻造、大变形轧制、控温热拉拔、去应力退火、电热矫直及磨削工序制备出高强度钛合金丝材。
3.权利要求2中制备过程的关键工序控温热拉拔按如下工艺参数执行
4.依据权利要求1、2、3所述成分控制、制备流程及工艺参数要求，该Ti-6A1-4V钛合金可获得抗拉强度Rm彡1200Mpa、延伸率A彡8%的高强度及优良的塑性，可应用于医用克氏针固定系统。
全文摘要
一种医用高强度钛合金丝及其制备方法涉及一种具有高强度、优良的冷成型特性的Ti-6Al-4V钛合金丝的组分控制及其制备方法。该Ti-6Al-4V钛合金的成分控制(重量百分比)主元素Al含量范围6.0％～6.3％，V含量范围4.2％～4.5％；间隙元素O含量范围0.13％～0.15％，Fe含量范围0.08％～0.12％。按此成分控制的合金经熔炼、开坯锻造、多火次镦拔锻造、大变形轧制、控温热拉拔、去应力退火、电热矫直及磨削工序制备出高强度钛合金丝材。该Ti-6Al-4V钛合金可获得抗拉强度Rm≥1200Mpa、延伸率A≥8％的高强度及优良的塑性，可应用于医用克氏针固定系统。
文档编号C22F1/18GK102477502SQ20101057165
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者张战英, 曹继敏, 杨华斌, 林劭华, 樊亚军, 罗乾伟, 罗斌莉, 陈志宏 申请人:西安赛特金属材料开发有限公司