[发明专利]一种弹性模量自调节固溶态Ti-xCr合金棒的制备方法及Ti-xCr合金棒

说明书

本公开涉及医用钛合金材料技术领域，涉及一种弹性模量自调节固溶态Ti‑xCr合金棒的制备方法及Ti‑xCr合金棒，方法包括：获取海绵钛和Cr片，并将海绵钛与Cr片混匀；对混匀后的海绵钛与Cr进行电弧熔炼，获得成分均匀的Ti‑xCr合金铸锭；对Ti‑xCr合金铸锭进行预处理，并将预处理后的Ti‑xCr合金铸锭进行热轧；对热轧后的Ti‑xCr合金棒坯进行固溶处理，制得固溶态Ti‑xCr合金棒。本发明利用低模量β型钛合金金属，在加载应力状况下，晶体发生相变的特点。通过合理的合金化设计，制备出具有应变诱发相变，中间相一般为脆性相，材料弹性模量会随着中间相的增多而增加，常温下不会发生相变分解，而会使得材料具有高弹性模量，解决手术操作时，变形后显著回弹，不易获得需要的弯曲度问题。

技术领域

本公开涉及医用钛合金材料技术领域，具体涉及一种弹性模量自调节固溶态Ti-xCr合金棒的制备方法及Ti-xCr合金棒。

背景技术

脊柱矫形外科植入物医疗器械，临床应用上，医用在手术过程中，需要对脊柱连接棒进行弯曲变形，以使植入物的弯曲度与人体椎骨体位的弯曲度需保持基本一致，以便于获得最佳的固定矫形效果。

目前，采用钛合金材料制作脊柱钉棒系统，用于对病患的脊柱进行矫正，例如，专利号为：“CN201210325433.5”的专利中，公开了“一种医用低模量钛合金棒材的热处理方法，当热处理炉温度升高到770℃～820℃，将规格在Φ6mm～Φ14mm范围内的Ti13Nb13Zr钛合金轧制棒材坯料装入炉内均温区，加热到温后保温0.5h～1h，水冷；再次将棒材放入320℃～370℃热处理炉内保温5～8h，空冷至室温；再次将棒材放入500℃～550℃热处理炉内保温5～10h，空冷至室温。所有保温阶段炉温波动在±10℃范围内。本发明的热处理方法解决了Ti13Nb13Zr钛合金棒材强度的问题。采用本发明热处理方法可大大提高Ti13Nb13Zr钛合金棒材的强度，并确保塑形合适，保持较低的弹性模量，可满足应用于脊柱矫形棒、接骨螺钉、髓内钉等医用外科植入物器件”。

但是，由于现有的钛合金材料具有低的弹性模量，会导致钛合金材料在塑性变形过程中的回弹大，临床应用中，难以把握钛合金材料的弯曲的程度，进而不易获得需要的弯曲度。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种弹性模量自调节固溶态Ti-xCr合金棒的制备方法及Ti-xCr合金棒，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的由于现有的钛合金材料具有低的弹性模量，进而不易获得需要的弯曲度的情况。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的第一方面，提供了一种弹性模量自调节固溶态Ti-xCr合金棒的制备方法，包括：

获取海绵钛和Cr片，并将所述海绵钛与所述Cr片混匀；

对混匀后的海绵钛与Cr进行电弧熔炼，获得成分均匀的Ti-xCr合金铸锭；

对所述Ti-xCr合金铸锭进行预处理，并将预处理后的Ti-xCr合金铸锭进行热轧；

对热轧后的Ti-xCr合金棒坯进行固溶处理，制得固溶态Ti-xCr合金棒。

可选的，所述海绵钛与所述Cr片的质量百分比为：(16-20)wt.％。

可选的，步骤对混匀后的海绵钛与Cr进行电弧熔炼，获得成分均匀的Ti-xCr合金铸锭包括：

在高纯氩气气氛下，进行电弧熔炼，熔炼3次，获得成分均匀的Ti-xCr合金铸锭。

可选的，所述Ti-xCr合金铸锭的锭型为Φ100*300mm。