一种高塑性医用TC4钛合金棒材加工方法与流程

本发明涉及医用钛合金
技术领域：
，尤其涉及一种高塑性医用tc4钛合金棒材加工方法。
背景技术：
：医用钛合金作为制造植入人体内的医疗器件、假体或人工器官和辅助治疗设备的医用植入材料的应用日以广泛，一般要求比强度高、力学性质接近人骨，强度远优于纯钛，还具有耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性优良等特点。一般的医用钛合金的断后伸长率为10％-14％左右，对于医用植入材料方面，其断后伸长率和塑性亟需提高，来满足市场对医用植入材料的需求。技术实现要素：针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种高塑性医用tc4钛合金棒材加工方法，通过轧制、拉拔、车削、磨削以及热处理步骤，使得伸长率有较大的提高，并获得了较好的塑性。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种高塑性医用tc4钛合金棒材加工方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、轧制：将tc4钛锭坯料轧制成规格的钛合金直条；s2、拉拔变形：对钛合金直条进行4道次多向拉拔变形，得到规格的钛合金棒材；s3、车削：将规格的钛合金棒材车削至规格的钛合金棒材；s4、磨削：将规格的钛合金棒材磨削成规格的钛合金棒材；s5、恒温热处理：对规格的钛合金棒材在700℃或750℃的恒温下进行热处理，得到成品钛合金棒材。优选的，在步骤s2中，第1道次拉拔变形：将规格的钛合金直条在温炉里加热至840℃，拉拔变形至的钛合金棒材；第2道次拉拔变形：将的钛合金棒材在温炉里加热至840℃，拉拔变形至规格的钛合金棒材；第3道次拉拔变形：将规格的钛合金棒材在温炉里加热至840℃，拉拔变形至规格的钛合金棒材；第4道次拉拔变形：将规格的钛合金棒材在温炉里加热至840℃拉拔变形至规格的钛合金棒材。优选的，在s1中，其轧制的温度为920℃。优选的，在s2中，其每道次拉拔变形的速度均为2～3m/min。优选的，在s5中，热处理的时间为1h。本发明的有益效果是：1、拉拔变形工艺采用4道次拉拔变形，每道次的拉拔变形量在3％-6％区间，制备的医用tc4钛合金棒材的断后延伸率最大达到了18.5％，进一步提升了该医用tc4钛合金棒材的塑形。2、每道次拉拔变形前，医用tc4钛合金棒材通过温炉均加热至840℃，该加热温度为多次试验获得的最佳温度，有效的增大了医用tc4钛合金棒材的断后延伸率以及塑形。3、通过该工艺方法制备的医用tc4钛合金棒材α+β两相加工组织均匀，α+β两相合金显微组织按gb/t13810-2007标准附录a评定，其组织类型达到符合(a1-a7)级。4、热处理工艺采用在恒温700℃或恒温750℃进行，是制备高塑性tc4钛合金棒材的最优恒温值。具体实施方式为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。实施例一：一种高塑性医用tc4钛合金棒材加工方法，s1、轧制：选择钛锭材料为tc4，坯料尺寸为由al(5.5％-6.5％)、v(3.5％-4.5％)、fe(0.10％-0.16％)、o(0.08％-0.13％)、c(0.006％-0.020％)、n(0.006％-0.020％)、h(0.001％-0.006％)化学成分组成，钛锭号为534-20180111，将钛锭坯料轧制成规格的钛合金棒材，轧制温度为920℃；s2、拉拔变形：对规格的钛合金棒材进行三道次的拉拔，其钛合金棒材每道次的拉拔温度均为840℃，拉拔速度为2～3m/min，优选为2.5m/min，将规格的钛合金棒材拉拔成规格；其每道次实际拉拔过程如下：(1)第一道次拉拔变形：实测(2)第二道次拉拔变形：实测(3)第三道次拉拔变形：实测s3、车削：将拉拔成规格的钛合金棒材车削成规格的钛合金棒材；s4、磨削：将规格的钛合金棒材磨削成规格的钛合金棒材；s5、恒温热处理：对拉拔成规格的钛合金棒材分别在550℃、600℃、650℃、700℃、750℃的温度下进行热处理，其中保温时间为1h。下表为三道次拉拔工序后不同温度的热处理数据：温度r态750℃700℃650℃600℃550℃高倍(25mm)aaaaaarm/mpa10691002992101510131012rp0.2/mpa976887882821912902a/(％)11.516.51814.51515.5z/(％)505447525251其中：r态为原始态(未退火)、高倍(25mm)为产品内部组织、rm为抗拉强度、rp0.2为规定塑性延伸强度(屈服强度)、a为断后延伸率、z为断面收缩率。通过热处理数据得出，在三道次拉拔后，在温度700℃和温度750℃进行热处理时，其塑性延伸强度较好，其断后延伸率分别为18％和16.5％。其α+β两相合金显微组织按gb/t13810-2007标准附录a评定，其组织类型达到符合a3级。实施例二：一种高塑性医用tc4钛合金棒材加工方法，包括以下步骤：s1、轧制：选择钛锭材料为tc4，坯料尺寸为由al(5.5％-6.5％)、v(3.5％-4.5％)、fe(0.10％-0.16％)、o(0.08％-0.13％)、c(0.006％-0.020％)、n(0.006％-0.020％)、h(0.001％-0.006％)化学成分组成，钛锭号为534-20180111，将钛锭坯料轧制成规格的钛合金棒材，轧制温度为920℃；s2、拉拔变形：对规格的钛合金棒材进行四道次的拉拔，其钛合金棒材每道次的拉拔温度均为840℃，拉拔速度为2～3m/min，优选为2.5m/min，将规格的钛合金棒材拉拔成规格；其每道次实际拉拔过程如下：(1)第一道次拉拔变形：实测(2)第二道次拉拔变形：实测(3)第三道次拉拔变形：实测(4)第四道次拉拔变形：实测s3、车削：将拉拔成规格的钛合金棒材车削成规格的钛合金棒材；s4、磨削：将规格的钛合金棒材磨削成规格的钛合金棒材；s5、恒温热处理：对拉拔成规格的钛合金棒材分别在550℃、600℃、650℃、700℃、750℃的温度下进行热处理，其中保温时间为1h。下表为四道次拉拔工序后不同温度的热处理数据：其中：r态为原始态(未退火)、高倍(40mm)为产品内部组织、rm为抗拉强度、rp0.2为规定塑性延伸强度(屈服强度)、a为断后延伸率、z为断面收缩率。通过热处理数据得出，在四道次拉拔后，在温度700℃和温度750℃进行热处理时，其塑性延伸强度较好，其断后延伸率分别为18％和18.5％。其α+β两相合金显微组织按gb/t13810-2007标准附录a评定，其组织类型达到符合a2级。实施例三：一种高塑性医用tc4钛合金棒材加工方法，包括以下步骤：s1、轧制：选择钛锭材料为tc4，坯料尺寸为由al(5.5％-6.5％)、v(3.5％-4.5％)、fe(0.10％-0.16％)、o(0.08％-0.13％)、c(0.006％-0.020％)、n(0.006％-0.020％)、h(0.001％-0.006％)化学成分组成，钛锭号为534-20180111，将钛锭坯料轧制成规格的钛合金棒材，轧制温度为920℃；s2、拉拔变形：对规格的钛合金棒材进行五道次的拉拔，其钛合金棒材每道次的拉拔温度均为840℃，拉拔速度为2～3m/min，优选为2.5m/min，将规格的钛合金棒材拉拔成规格；其每道次实际拉拔过程如下：(1)第一道次拉拔变形：实测(2)第二道次拉拔变形：实测(3)第三道次拉拔变形：实测(4)第四道次拉拔变形：实测(5)第五道次拉拔变形：实测s3、车削：将拉拔成规格的钛合金棒材车削成规格的钛合金棒材；s4、磨削：将规格的钛合金棒材磨削成规格的钛合金棒材；s5、恒温热处理：对拉拔成规格的钛合金棒材分别在550℃、600℃、650℃、700℃、750℃的温度下进行热处理，其中保温时间为1h。下表为五道次拉拔工序后不同温度的热处理数据：温度r态750℃700℃650℃600℃550℃高倍40mmaaaaarm/mpa1050989989101310101022rp0.2/mpa942873867897900913a/(％)111615.51211.511.5z/(％)353833393533其中：r态为原始态(未退火)、高倍(40mm)为产品内部组织、rm为抗拉强度、rp0.2为规定塑性延伸强度(屈服强度)、a为断后延伸率、z为断面收缩率。通过热处理数据得出，在五道次拉拔后，在温度700℃和温度750℃进行热处理时，其塑性延伸强度较好，其断后延伸率分别为15.5％和16％。其α+β两相合金显微组织按gb/t13810-2007标准附录a评定，其组织类型达到符合a3级。实施例四：一种高塑性医用tc4钛合金棒材加工方法，包括以下步骤：s1、轧制：选择钛锭材料为tc4，坯料尺寸为由al(5.5％-6.5％)、v(3.5％-4.5％)、fe(0.10％-0.16％)、o(0.08％-0.13％)、c(0.006％-0.020％)、n(0.006％-0.020％)、h(0.001％-0.006％)化学成分组成，钛锭号为534-20180111，将钛锭坯料轧制成规格的钛合金棒材，轧制温度为920℃；s2、拉拔变形：对规格的钛合金棒材进行六道次的拉拔，其钛合金棒材每道次的拉拔温度均为840℃，拉拔速度为2～3m/min，优选为2.5m/min，将规格的钛合金棒材拉拔成规格；其每道次实际拉拔过程如下：(1)第一道次拉拔变形：实测(2)第二道次拉拔变形：实测(3)第三道次拉拔变形：实测(4)第四道次拉拔变形：实测(5)第五道次拉拔变形：实测(6)第六道次拉拔变形：实测s3、车削：将拉拔成规格的钛合金棒材车削成规格的钛合金棒材；s4、磨削：将规格的钛合金棒材磨削成规格的钛合金棒材；s5、恒温热处理：对拉拔成规格的钛合金棒材分别在550℃、600℃、650℃、700℃、750℃的温度下进行热处理，其中保温时间为1h。下表为六道次拉拔工序后不同温度的热处理数据：其中：r态为原始态(未退火)、高倍(50mm)为产品内部组织、rm为抗拉强度、rp0.2为规定塑性延伸强度(屈服强度)、a为断后延伸率、z为断面收缩率。通过热处理数据得出，在六道次拉拔后，在温度700℃和温度750℃进行热处理时，其塑性延伸强度较好，其断后延伸率分别为15.5％和16.5％。其α+β两相合金显微组织按gb/t13810-2007标准附录a评定，其组织类型达到符合a3级。对以上四个实施例进行比较，得到其实施例二为最佳优选实施方式，拉拔变形最佳优选为四道次拉拔变形工艺，热处理工艺，温度优选为700℃或750℃，在温度700℃进行热处理时，其断后延伸率为18％，塑性延伸强度较优，在温度750℃进行热处理时，其断后延伸率达到了18.5％。其塑形进一步得到提高。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12