[发明专利]一种医疗用高强度TC4钛合金超细晶丝材加工方法、应用所述方法制造的丝材和克氏针

说明书

本发明属于钛合金材料加工技术领域，公开了一种医疗用高强度TC4钛合金超细晶丝材加工方法，选取材料参数满足植入物要求的钛合金轧条，在相变点以下对得到的拉拔坯料加热，并进行多道次热拉拔，对得到的坯料进行扒皮工序，然后进行真空退火工序，将坯料内的氢含量降低到0.001％以下，采用管式电阻炉通过式加热，对得到的光丝坯料进行氧化及控温拉拔，制得盘卷黑皮丝材，进行热处理及轿直，定尺下断后进行磨削，得到高强度TC4钛合金超细晶丝材。本发明方法制备得到TC4钛合金超细晶丝材，比常规拉拔工艺得到的丝材强度更高，组织更均匀，且晶粒更细小，各项性能也达到了外科植入物用TC4丝材的标准要求。

技术领域

本发明属于钛合金材料加工技术领域，尤其涉及一种医疗用高强度TC4钛合金超细晶丝材加工方法。

背景技术

目前：钛合金是目前世界范围内人体植入物中应用最广泛，成本最经济的一种有色金属材料，其中TC4牌号的钛合金是医疗有钛合金中最主要的一个分支，其具有优异的力学性能，耐腐蚀性能以及良好的生物相容性，目前已在国内外临床医学上占有重要的地位。克氏针是一种骨科常用的内固定材料，用于固定短小骨折或撕脱骨折等应力不大的骨折固定，也常被用在骨科手术中临时骨折块的固定中。由于广泛应用，克氏针的使用直径逐渐增加到0.8～2毫米，随着外固定支架的，配合外固定锁钉来固定骨盆骨折、跟骨骨折等应急较大的骨折。钛合金克氏针的人体排异性小，伤口愈合效果优于不锈钢克氏针。

目前，医用TC4钛合金高强度克氏针丝材的加工及研究未见报导，国内临床应用依赖进口，价格相对昂贵。由于这种用途的克氏针丝材抗拉强度一般要求在1200MPa以上，制备流程长，工艺复杂，加工难度大。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

现有的医用TC4钛合金高强度克氏针丝材的制备流程长，工艺复杂，加工难度大，造成主要依赖进口，成本偏高。

解决以上问题及缺陷的难度为：克氏针强度很难达到1200Mpa，同时延伸率需要达到10％以上，主要存在加工工艺难以实现，在加工过程中丝材易发生吸H现象，造成H超标。

解决以上问题及缺陷的意义为：原有工艺未增加除氢工艺，同时拉拔变形量没有系统设计，通过新的加工工艺，产品的力学性能将超过进口产品，达到国际领先水平，解决了国内医疗市场超高强度克氏针全部依靠进行的现象。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种医疗用高强度TC4钛合金超细晶丝材加工方法。

本发明是这样实现的，一种医疗用高强度TC4钛合金超细晶丝材加工方法，所述医疗用高强度TC4钛合金超细晶丝材加工方法包括：

坯料选取：选取材料参数满足植入物要求的钛合金轧条；

坯料加工：在相变点以下对得到的拉拔坯料采用管式电阻炉通过式加热，采用石墨乳液润滑，并进行多道次热拉拔；

坯料除氢：对得到的坯料进行扒皮工序，进行真空退火工序，将坯料内的氢含量降低到0.001％以下；

控温拉拔：采用管式电阻炉通过式加热，对得到的光丝坯料进行氧化及控温拉拔，制得盘卷黑皮丝材；

精整：对得到的盘卷黑皮丝材进行热处理及轿直，定尺下断后进行磨削，得到高强度TC4钛合金超细晶丝材。

进一步，所述钛合金轧条为Φ8～Φ10mm Ti6Al4V钛合金轧条。

进一步，选取的坯料经过至少一次相变点以上150～200℃的锻造，一次相变点以下20～50℃的开坯轧制，一次相变点以下60～100℃的二火轧制。已获得良好的两相区加工组织，使晶粒细小等轴化。

进一步，热拉拔加热温度为相变点以下150℃～200℃。