后的人工关节半成品置入固溶处理炉中，加热至850°C，保温I小时后水淬。
[0039](7)第二次人工时效:将固溶处理后的人工关节半成品置入时效炉中加热至350°C，保温5小时后水冷到室温，即得到人工关节成品。
[0040]实施例2
一种人工关节的热处理方法，所述人工关节的材质为钛合金，所述钛合金的成分按重量百分比含量为:A1:5.0%，Ga:2.9%，V:4.0%，余量为钛及不可避免的杂质。
[0041]包括如下步骤:
(I)原料准备及熔炼:选用海绵钛作为电极，在真空度0.8Pa的等离子真空焊箱中焊接电极，采用真空自耗电弧炉进行两次熔炼为钛铸锭；将该钛铸锭与T1-Ga、T1-Al和T1-V中间合金共同加入到真空熔炼炉中熔炼成所需成分的钛合金熔体。
[0042](2)精密铸造:将步骤(I)得到的熔体进行保温后采用精密铸造的方法得到人工关节半成品。
[0043](3)退火处理:将步骤(2)得到的人工关节半成品装入到真空感应热处理炉中加热到569°C，保温43min，再加热到681 °C，保温22min，再加热到769°C，保温58min后空冷至室温。
[0044](4)人工时效:将步骤(3)处理后的人工关节半成品置入时效炉中加热至345°C，保温4.8小时后水冷到室温。
[0045](5)深冷处理:人工时效后的人工关节半成品置入深冷箱，先降温到-81°C后，维持温度19min后，继续降温到_160°C，深冷处理28min后恢复到室温。
[0046](6)固溶处理:将深冷处理后的人工关节半成品置入固溶处理炉中，加热至8400C，保温0.9小时后水淬。
[0047](7)第二次人工时效:将固溶处理后的人工关节半成品置入时效炉中加热至351°C，保温5小时后水冷到室温，即得到人工关节成品。
[0048]实施例3
一种人工关节，所述人工关节采用实施例1人工关节的热处理方法得到，所述人工关节的材质为钛合金，所述钛合金杂质中Fe ( 0.10%，C彡0.008%，N彡0.005%。所述人工关节的抗拉强度992MPa，锻后伸长率22%，断面收缩率46%，弹性模量为68GPa。
[0049]实施例4
一种人工关节，所述人工关节采用实施例2人工关节的热处理方法得到，所述人工关节的材质为钛合金，经过测定所述钛合金杂质中Fe:0.08%，C:0.00:6%, N:0.006%。所述人工关节的抗拉强度1012MPa，锻后伸长率21%，断面收缩率48%，弹性模量为72GPa。
【主权项】
1.一种人工关节，所述人工关节的材质为钛合金，其特征在于，所述钛合金的成分按重量百分比含量为:A1:4.5-5.2%，Ga:2.5-6.8%，V:3.8-4.8%，余量为钛及不可避免的杂质，且杂质中 Fe 彡 0.20%，C 彡 0.05%，N 彡 0.01% ； 制备方法包括如下步骤: (1)原料准备及熔炼:选用海绵钛作为电极，在真空度<1Pa的等离子真空焊箱中焊接电极，采用真空自耗电弧炉进行两次熔炼为钛铸锭；将该钛铸锭与Ga、Al和V的中间合金共同加入到真空熔炼炉中熔炼成所需成分的钛合金熔体； (2)精密铸造:将步骤(I)得到的熔体进行保温后采用精密铸造的方法得到人工关节半成品； (3)退火处理:将步骤(2)得到的人工关节半成品装入到真空感应热处理炉中加热到520-5900C，保温40~50min，再加热到 620~690°C，保温20~30min，再加热到 750~780°C，保温55~65min后空冷至室温； (4)人工时效:将步骤(3)处理后的人工关节半成品置入时效炉中加热至310~360°C，保温4~6小时后水冷到室温； (5)深冷处理:人工时效后的人工关节半成品置入深冷箱，降温到-120~-180°C，深冷处理25~35min后恢复到室温； (6)固溶处理:将深冷处理后的人工关节半成品置入固溶处理炉中，加热至820~860°C，保温0.8-1.2小时后水淬； (7)第二次人工时效:将固溶处理后的人工关节半成品置入时效炉中加热至320~360°C，保温4~6小时后水冷到室温，即得到人工关节成品。
2.根据权利要求1所述的人工关节，其特征在于，所述人工关节的抗拉强度多980MPa，锻后伸长率彡20%，断面收缩率彡45%ο
3.根据权利要求1或2所述的人工关节，其特征在于，所述人工关节的弹性模量为58~72GPa0
4.根据权利要求1或2所述的人工关节，其特征在于，所述所述人工关节的抗拉强度:990~1200MPa，锻后伸长率:20~28%，断面收缩率:45~52%，弹性模量为59~71GPa。
5.一种人工关节的热处理方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)原料准备及熔炼:选用海绵钛作为电极，在真空度<1Pa的等离子真空焊箱中焊接电极，采用真空自耗电弧炉进行两次熔炼为钛铸锭；将该钛铸锭与Ga、Al和V的中间合金共同加入到真空熔炼炉中熔炼成所需成分的钛合金熔体； (2)精密铸造:将步骤(I)得到的熔体进行保温后采用精密铸造的方法得到人工关节半成品； (3)退火处理:将步骤(2)得到的人工关节半成品装入到真空感应热处理炉中加热到520-5900C，保温40~50min，再加热到 620~690°C，保温20~30min，再加热到 750~780°C，保温55~65min后空冷至室温； (4)人工时效:将步骤(3)处理后的人工关节半成品置入时效炉中加热至310~360°C，保温4~6小时后水冷到室温； (5)深冷处理:人工时效后的人工关节半成品置入深冷箱，降温到-120~-180°C，深冷处理25~35min后恢复到室温； (6)固溶处理:将深冷处理后的人工关节半成品置入固溶处理炉中，加热至820~860°C，保温0.8-1.2小时后水淬； (7)第二次人工时效:将固溶处理后的人工关节半成品置入时效炉中加热至320~360°C，保温4~6小时后水冷到室温，即得到人工关节成品； 所述人工关节的材质为钛合金，所述钛合金的成分按重量百分比含量为:A1:4.5-5.2%，Ga:2.5-6.8%，V:3.8-4.8%，余量为钛及不可避免的杂质。
6.根据权利要求5所述的人工关节的热处理方法，其特征在于，所述Ga、Al和V的中间合金为T1-Ga、T1-Al和T1-V中间合金。
7.根据权利要求5或6所述的人工关节的热处理方法，其特征在于，步骤(I)中，选用海绵钛作为电极，在真空度l~6Pa的等离子真空焊箱中焊接电极。
8.根据权利要求5或7所述的人工关节的热处理方法，其特征在于，所述深冷处理中，人工时效后的人工关节半成品置入深冷箱，先降温到-69~-88°C后，维持温度10~22min后，继续冷却到-140~-180°C，维持温度26~30min后恢复到室温。
【专利摘要】本发明涉及一种人工关节，其材质为钛合金，制备步骤包括原料准备及熔炼、精密铸造、退火处理、人工时效、深冷处理、固溶处理、第二次人工时效等步骤得到人工关节成品，同时通过调整钛合金组分与上述热处理步骤配合，使得该人工关节的强度、弹性模量和耐腐蚀性等性能得到大幅度提高。
【IPC分类】C22C1-02, A61F2-30, C22F1-18, C22C14-00
【公开号】CN104745870
【申请号】CN201510172954
【发明人】张岗
【申请人】张岗
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年4月14日