專利名稱：：一種醫(yī)用鈦合金小規(guī)格棒材的熱處理方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于有色金屬加工
技術領域：
，涉及一種醫(yī)用鈦合金小規(guī)格棒材的熱處理方法。
背景技術：
：TC20鈦合金的成分為Ti-6Al-7Nb，由瑞士Sulzer醫(yī)學技術公司開發(fā)，并于1985年開始臨床應用。作為第二代醫(yī)用鈦合金，與第一代Ti-6Al-4V合金相比采用細胞適應性好的Nb元素代替有毒的V元素，很大程度上提高了該合金在人體環(huán)境中的安全性。由于TC20鈦合金不但具有良好的生物和力學相容性，而且具有與Ti-6A1-4V合金相似的力學性能。近年來，該合金被廣泛地應用在醫(yī)療領域，成為外科植入物用器件的首選材料，如脊椎矯形器件、接骨螺釘、髓內釘?shù)?。目前，由于對TC20鈦合金小規(guī)格棒材仍存在技術和工藝上的不成熟，制得的棒材組織不均勻，從而引起成品力學性能的不穩(wěn)定，影響了該合金小規(guī)格棒材在制備成醫(yī)用器材的時候強度以及延伸率等力學性能。在批量化生產(chǎn)時，降低了生產(chǎn)效率，限制了該合金的應用。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種醫(yī)用鈦合金小規(guī)格棒材的熱處理方法，解決了小規(guī)格TC20鈦合金棒材組織不均勻和力學性能不穩(wěn)定的問題。本發(fā)明所采用的技術方案是，醫(yī)用鈦合金小規(guī)格棒材的熱處理方法，具體按照以下步驟進行在氬氣保護氣氛下，當熱處理爐的爐溫為620°C-640°C時，將規(guī)格在。6.0mm-①13mm的TC20鈦合金小規(guī)格棒材軋制態(tài)毛坯放入爐中心部位，裝爐時間控制在lmin內；以2°C/min的加熱速度將溫度升至650°C_790°C，然后開始保溫，在保溫過程中，保持爐溫波動在士1(TC范圍內，保溫時間為30min-60min，然后出爐，出爐時溫度下降保持在2(TC以內，出爐后采用風扇空氣冷卻到室溫，風扇的風速控制在10m/s。采用本發(fā)明熱處理方法處理的規(guī)格在。6.Omm至①13mm范圍內的TC20鈦合金棒材各項性能指標均滿足使用標準要求，適用于生產(chǎn)組織性能均勻性良好、批次穩(wěn)定性佳的TC20鈦合金小規(guī)格棒材，并且具有優(yōu)異的同爐批次組織和力學性能均勻性和不同爐批次的批次穩(wěn)定性，適用于工業(yè)化批量穩(wěn)定生產(chǎn)。圖1是采用本發(fā)明實施例1處理后的TC20鈦合金小規(guī)格棒材的高倍組織照片，其中，a是邊緣處組織照片，b是二分之一半徑處組織照片，c是中心處照片；圖2是采用本發(fā)明實施例2處理后的TC20鈦合金小規(guī)格棒材的高倍組織照片，其中，a是邊緣處組織照片，b是二分之一半徑處組織照片，c是中心處照片；3圖3是采用本發(fā)明實施例3處理后的TC20鈦合金小規(guī)格棒材的高倍組織照片，其中，a是邊緣處組織照片，b是二分之一半徑處組織照片，c是中心處照片；圖4是采用本發(fā)明實施例4處理后的TC20鈦合金小規(guī)格棒材的高倍組織照片，其中，a是邊緣處組織照片，b是二分之一半徑處組織照片，c是中心處照片。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明的醫(yī)用鈦合金小規(guī)格棒材的熱處理方法的過程為，加熱、上料、保溫、出爐、空冷到室溫，其具體按以下步驟進行在氬氣保護氣氛下，當熱處理爐的爐溫為620°C-640°C時，將規(guī)格在。6.0mm-①13mm的TC20鈦合金小規(guī)格棒材軋制態(tài)毛坯放入爐中心部位，裝爐時間控制在lmin內；以2°C/min的加熱速度將溫度升至650°C_790°C，然后開始保溫，在保溫過程中，保持爐溫波動在士1(TC范圍內，保溫時間為30min-60min，然后出爐，出爐時溫度下降在20°C以內，出爐后采用風扇空氣冷卻到室溫，風扇的風速控制在10m/s?，F(xiàn)有的制造TC20小規(guī)格棒材的熱處理方法為在大氣氣氛中，將爐溫升至800°C，然后保溫30min，出爐后空冷。該工藝步驟中未限制熱處理的氣氛，由于TC20鈦合金棒材在高溫大氣中易氧化，使成品率降低；并且對TC20鈦合金小規(guī)格棒材的加熱溫度過高，會引起組織的長大。同時，裝爐位置、裝爐時間、升溫速度和爐溫的波動范圍對TC20小規(guī)格棒材的溫度均勻性會產(chǎn)生影響，如果溫度不均勻會導致棒材各部分再結晶程度的不同，從而引起組織不均勻和力學性能不均勻；對于降溫速度的控制原工藝中采用空冷，由于冷卻速度慢會引起TC20鈦合金棒材組織的長大和二次再結晶，使組織均勻性降低。TC20鈦合金棒材保溫時間過短，再結晶不充分，組織均勻性也會變差；TC20鈦合金棒材保溫時間過長，引起組織的異常長大，也會使組織均勻性變差和力學性能不穩(wěn)定。實施例1在氬氣氣氛下，當爐溫達到64(TC時將規(guī)格為①12mm的TC20鈦合金棒材放入爐中心部位，裝爐時間lmin，以2°C/min的加熱速度將爐溫升到730°C時開始保溫，保持爐溫波動在士8t:范圍內，保溫時間為30min，出爐時溫度降為718°C，出爐后采用風扇空冷到室溫，風速控制在10m/s。實施例2在氬氣氣氛下，當爐溫達到63(TC時將規(guī)格為①13mm的TC20鈦合金棒材放入爐中心部位，裝爐時間55s，以2°C/min的加熱速度將爐溫升到790°C時開始保溫，保持爐溫波動在士1(TC范圍內，保溫時間為60min，出爐時溫度降為775°C，出爐后采用風扇空冷到室溫，風速控制在10m/s。實施例3在氬氣氣氛下，當爐溫達到62(TC時將規(guī)格為①8mm的TC20鈦合金棒材放入爐中心部位，裝爐時間57s，以2°C/min的加熱速度將爐溫升到700°C時開始保溫，保持爐溫波動在士9t:范圍內，保溫時間為40min，出爐時溫度降為687°C，出爐后采用風扇空冷到室溫，風速控制在10m/s。實施例4在氬氣氣氛下，當爐溫達到62(TC時將規(guī)格為①6mm的TC20鈦合金棒材放入爐中心部位，裝爐時間53s，以2°C/min的加熱速度將爐溫升到650°C時開始保溫，保持爐溫波動在士7t:范圍內，保溫時間為50min，出爐時溫度降為632°C，出爐后采用風扇空冷到室溫，風速控制在10m/s。采用實施例1-實施例4熱處理過后的TC20鈦合金小規(guī)格棒材的高倍組織照片如圖1所示，可以看出棒材的組織均勻性很好。表1是采用上述實施例1-實施例4制得的小規(guī)格棒材的機械性能與傳統(tǒng)方法制得的棒材機械性能對比表。其中采用現(xiàn)有傳統(tǒng)工藝的步驟為在大氣氣氛中，將爐溫升至80(TC，然后保溫30min，出爐后空冷。表1當中A/X為斷面收縮率、Z為延伸率、Rm為抗拉強度、Rp^為屈服強度。表1使用本發(fā)明方法與傳統(tǒng)方法制得的小規(guī)格棒材機械性能對比表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>通過表1得出的機械性能參數(shù)可知，使用本發(fā)明方法熱處理工藝后的TC20鈦合金小規(guī)格棒材的機械性能相比于傳統(tǒng)工藝有所提高，并且性能的穩(wěn)定性較好。權利要求一種醫(yī)用鈦合金小規(guī)格棒材的熱處理方法，其特征在于按以下步驟進行在氬氣氣氛下，當熱處理爐的爐溫為620℃-640℃時，將規(guī)格在Φ6.0mm至Φ13mm的TC20鈦合金小規(guī)格棒材軋制態(tài)毛坯放入爐中心部位，裝爐時間控制在1min內；以2℃/min的加熱速度將溫度升至650℃-790℃，然后開始保溫，在保溫過程中，保持爐溫波動在±10℃范圍內，保溫時間為30min-60min，然后出爐，出爐時溫度下降保持在20℃以內，出爐后采用風扇空氣冷卻到室溫，風扇的風速控制在10m/s。全文摘要本發(fā)明公開了一種醫(yī)用鈦合金小規(guī)格棒材的熱處理方法，在氬氣保護氣氛下，當熱處理爐的爐溫為620℃-640℃時，將規(guī)格在Φ6.0mm至Φ13mm的TC20鈦合金小規(guī)格棒材軋制態(tài)毛坯放入爐中心部位，裝爐時間控制在1min內；以2℃/min的加熱速度將溫度升至650℃-790℃，然后開始保溫，在保溫過程中，保持爐溫波動在±10℃范圍內，保溫時間為30min-60min，然后出爐，出爐時溫度下降在20℃以內，出爐后采用風扇空氣冷卻到室溫，風扇的風速控制在10m/s。本發(fā)明的方法解決了Φ6-Φ13小規(guī)格TC20鈦合金棒材的組織均勻性和力學性能穩(wěn)定性問題，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。文檔編號C22F1/02GK101701330SQ20091031071公開日2010年5月5日申請日期2009年12月1日優(yōu)先權日2009年12月1日發(fā)明者侯艷榮,張豐收,徐廣勝,徐鐵偉,王富,王永哲,王飛云申請人:西部超導材料科技有限公司