[发明专利]一种牙髓针材料及制备方法

说明书

一种牙髓针材料及其制备方法，即TiB₂纳米线增强NiTi形状记忆合金丝及其制备方法，属于生物医用材料研究领域。本发明提出采用TiB₂纳米线增强NiTi形状记忆合金丝用以制作牙髓针，通过感应熔炼使TiB₂在NiTi合金中原位生成，并通过真空自耗(或电渣重熔)结合锻造、拉拔工艺使得TiB₂纳米线最终在NiTi合金丝中沿着轴向定向排列，这样通过原位生成TiB₂相并使之以纳米线形式在NiTi合金丝中定向排列，能够保持NiTi合金低弹性模量、高弹性应变的同时，获得更高的强度和耐磨性能，从而大幅度提高牙髓针的使用寿命和可靠性。

技术领域

本发明属于生物医用材料研究领域，涉及一种牙髓针材料及其制备方法，即采用TiB₂纳米线取向增强NiTi形状记忆合金丝用以制作牙髓针。

背景技术

由于具有优异的形状记忆特性、超弹性能和生物相容性，近等原子比NiTi合金已在医疗器械领域获得了广泛的应用。NiTi合金牙髓针即是充分利用NiTi合金在马氏体状态时低的弹性模量、较小的应力可引起较大的弹性应变，以及在温度低于奥氏体转变开始温度(T<As)时应变能够一直保留等特性，通过特制的切割边缘，进入牙髓坏死部位进行清理，尤其是很高的柔韧性特别适用于复杂的牙髓结构。

但是，牙髓针用马氏体NiTi合金硬度较低，耐磨性较差。同时，牙髓针转速通常为350-400转/min，扭矩1.5-2N，因此要求材料具有高的柔韧性适应复杂牙髓结构的同时，具有高的弯曲扭转疲劳强度和耐磨性能，以提高其使用寿命，防止牙髓针断裂等医疗事故的发生。但是NiTi合金像其他纯合金材料一样，高的柔韧性和高的强度、耐磨性很难同时兼顾，这就导致NiTi合金牙髓针在临床应用中经常出现断裂事故。因此，在保证NiTi合金高弹性应变、低弹性模量(也就是高柔韧性)的前提下，使其具备高的弯曲疲劳强度和耐磨性是提高牙髓针寿命和可靠性所必须解决的关键问题。

单根独立的纳米线具有超高的弹性应变(4-7％)和屈服强度，并且体现出比块状材料更好的机械性能，如其强度更高、韧性更好。因此将纳米线与同样具备高弹性应变的NiTi形状记忆合金复合并使其取向排列，有望获得高弹性应变、低弹性模量与高强度兼具的综合性能。

发明内容

本发明采用TiB₂纳米线取向增强NiTi合金丝代替目前的纯NiTi合金丝用以制作牙髓针，并采用真空感应熔炼-真空自耗重熔(或电渣重熔)-锻造-轧制-热拉拔-冷拉拔的工艺使得TiB₂纳米线在NiTi合金丝中原位生成并沿丝轴向平行排列，

一种牙髓针材料，其特征在于：采用TiB₂纳米线增强NiTi形状记忆合金丝用以制作牙髓针材料，TiB₂纳米线的体积分数3％-50％；TiB₂纳米线沿丝的轴向平行排列。

如上所述的牙髓针材料的制备方法，具体步骤如下：

1、采用99.96wt.％的电解镍Ni、99.95wt.％的海绵钛、B含量20wt％的NiB合金作为原材料，通过真空感应熔炼制备TiB2/NiTi母合金，并浇铸成铸锭；然后将TiB2/NiTi母合金铸锭进行真空自耗重熔或电渣重熔，通过控制自耗过程中凝固过冷度和速度来控制TiB₂的形核、生长方向和形态，实现TiB₂在NiTi合金中沿凝固方向呈线性均匀分布，同时直径要控制到纳米尺度范围内。

2、将真空自耗锭进行锻造开坯并热轧成棒材，将轧制的棒材热拉拔成丝，最后再将热拉拔得到的丝冷拉拔到0.3-1.0mm不同规格；