[发明专利]一种纯钛纳米晶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纯钛纳米晶及其制备方法和应用，以纯钛为原料，进行锻造，得到前体坯材；将前体坯材在低于Tsubgt;β/subgt;温度保温1‑2h，然后进行扎制，得到纯钛片材；将纯钛片材进行循环热处理，即采用循环淬火‑退火工艺；将热处理稳定后的片材进行超声叠焊处理，得到纯钛纳米晶板材。本发明可以实现纯钛金属的晶粒细化和高强度，得到具有一定厚度的三维纳米晶材料，用以制备口腔种植体、基台、引导骨再生膜等医疗器械。

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种纯钛纳米晶及其制备方法和应用。

背景技术

晶粒细化是提升金属材料力学性能的有效手段，目前有多种方法对金属的晶粒进行细化处理，一是通过加工工艺细化晶粒，如拉拔法、等通道角挤压法等；二是通过成分改良细化晶粒，如在金属中加入形核剂，提高单位时间内的晶核形成量使得晶粒同时生长，彼此阻碍长大以实现细化的目的。专利CN202210584415.2公开了一种超长细晶斜轧穿孔用工业纯钛棒坯的高效低成本制备方法，采用β相区单火次开坯+大吨位轧机一火次大变形量轧制成型的工艺实现了晶粒的破碎，使产物中生成细晶组织；但是，此方法只能够实现两个维度的晶粒细化，产生超长细晶，仍有一个维度的尺寸得不到细化，不能做成三维细晶。专利CN201410035189.8提供了一种超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板的制备方法，经过四道次轧制，得到厚度为0.6mm～2.5mm的超塑成形用细晶粒TA15钛合金薄板；但是，其成分为Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V，含有人体不能代谢的铝，不能用于生物医用领域；此外，其得到厚度为0.6mm～2.5mm的材料，不能满足牙科种植体的尺寸要求。专利CN202210414071.0涉及一种细化双相不锈钢中铁素体晶粒尺寸的方法及双相不锈钢，用于解决现有双相不锈钢细晶制备工艺苛刻、轧制变形量大的问题；但是，此方法需要合金元素的辅助来实现晶粒细化，不能满足基于纯钛细晶制备种植体的应用场景要求。本发明主要解决以下几个技术难题：1、如何对纯金属进行晶粒细化；2、如何实现材料的高强度；3、如何制备一定厚度的三维纳米晶材料，以满足加工尺寸要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种纯钛纳米晶及其制备方法和应用，可以实现纯钛金属的晶粒细化和高强度，得到具有一定厚度的三维纳米晶材料，用以制备口腔种植体、基台、引导骨再生膜等医疗器械。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种纯钛纳米晶的制备方法，包括下述步骤：

(1)以纯钛为原料，进行锻造，得到前体坯材；

(2)将前体坯材在低于T_β温度30～60℃下保温1～2h(T_β为纯钛的β相转变温度)，然后进行扎制，得到纯钛片材；

(3)将纯钛片材进行循环热处理，即采用循环淬火-退火工艺；

(4)将热处理稳定后的片材进行超声叠焊处理，得到纯钛纳米晶板材。

步骤(1)中，所述锻造的温度为800～1200℃，锻打时间为5～10min，锻打下压量为4～5mm。

步骤(1)中，锻造后，将锻坯在1100～1200℃炉中保温0.5～1h，然后取出空冷，再对锻坯进行修磨，去除其表面裂纹、折叠缺陷，得到前体坯材。

步骤(2)中，所述扎制的工艺条件为：每道次下压量为0.9～1mm，轧辊滚动速率为5～10m/s；每道次轧制后迅速回温1～3分钟后进行下一道次轧制，连续轧制一次以上，得到0.5～1mm厚度的纯钛片材。优选的，所述连续轧制的次数为5次或以上。