CN105296801A - 低模量钛合金 - Google Patents

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徐文利
蔡勇
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Abstract

本发明涉及一种低模量钛合金，钛合金质量百分含量分别为Al：5.5％～7.5％，Mn：0.5％～4.5％，Zn：0.1％～4％，余量为Ti，弹性模量为25～90GPa，通过真空自耗炉熔炼，并在700～950℃进行锻造，最后轧制成10～20mm棒材，700～900℃进行固溶处理；本发明的低模量钛合金具有与骨更接近的弹性模量，主要合金元素为Al、Mn、Zn，不含贵金属元素，价格便宜，利于广泛应用。

Description

低模量钛合金
技术领域
本发明涉及生物医用材料技术领域，特别涉及一种低模量钛合金。
背景技术
低模量钛合金具有与骨更接近的弹性模量，可降低因弹性模量不匹配造成的应力遮挡效应。目前ASTM(美国材料试验学会)共收录了3种低模量钛合金，分别是Ti12Mo6Zr2Fe、Ti15Mo、Ti13Nb13Zr。除此之外，Ti35Nb7Zr5Ta、Ti29Nb13Ta4.6Zr、Ti35Nb5Ta7Zr0.4O、Ti15Mo5Zr3Al也是正被广泛研究的低模量钛合金。目前ASTM收录的和正被广泛研究的低模量钛合金成分中均含有大量的Mo、Zr、Nb、Ta贵金属元素，贵金属元素的存在必然导致低模量钛合金的价格较高，不利于低模量钛合金的广泛应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种具有与骨更接近的弹性模量，主要合金元素为Al、Mn、Zn，不含贵金属元素，价格便宜，利于广泛应用的低模量钛合金。
实现本发明目的的技术方案是：一种低模量钛合金，钛合金质量百分含量分别为Al：5.5％～7.5％，Mn：0.5％～4.5％，Zn：0.1％～4％，余量为Ti，弹性模量为25～90GPa，通过真空自耗炉熔炼，并在700～950℃进行锻造，最后轧制成10～20mm棒材，700～900℃进行固溶处理；
将轧制后的钛合金加工成的拉伸试样，依照GB/T228-2002标准在AG-100kNG力学试验机上测试材料的力学性能，得到其弹性模量为约为82GPa，抗拉强度为不低于900MPa，屈服强度不低于850MPa，延伸率不低于12％。
上述技术方案钛合金质量百分含量分别为Al：5.5％～6.5％，Mn：0.5％～3.5％，Zn：0.1％～0.5％，余量为Ti，弹性模量为25～75GPa。
采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：
(1)本发明具有与骨更接近的弹性模量，主要合金元素为Al、Mn、Zn，不含贵金属元素，价格便宜，利于广泛应用。
具体实施方式
本发明具有钛合金质量百分含量分别为Al：5.5％～6.5％，Mn：0.5％～3.5％，Zn：0.1％～0.5％，余量为Ti，弹性模量为25～75GPa，通过真空自耗炉熔炼，并在700～950℃进行锻造，最后轧制成10～20mm棒材，700～900℃进行固溶处理；
将轧制后的钛合金加工成的拉伸试样，依照GB/T228-2002标准在AG-100kNG力学试验机上测试材料的力学性能，得到其弹性模量约为61GPa，抗拉强度为不低于900MPa，屈服强度不低于850MPa，延伸率不低于12％。
(实施例1)
采用海绵钛、Al棒、电解Mn、Zn棒进行配制合金。各组分设计质量分别为Al6.0Kg、Mn0.095Kg、Zn0.015Kg，余量为Ti，制成10Kg电极。经真空自耗炉熔，并在700℃进行锻造，最后轧制成10mm棒材，700℃进行固溶处理。
将轧制后的钛合金加工成的拉伸试样，依照GB/T228-2002标准在AG-100kNG力学试验机上测试材料的力学性能，得到其弹性模量约为70GPa，抗拉强度为不低于900MPa，屈服强度不低于850MPa，延伸率不低于12％。
(实施例2)
采用海绵钛、Al棒、电解Mn、Zn棒进行配制合金。各组分设计质量分别为Al6.0Kg、Mn0.085Kg、Zn0.020Kg，余量为Ti，制成10Kg电极。经真空自耗炉熔，并在950℃进行锻造，最后轧制成20mm棒材，900℃进行固溶处理。
将轧制后的钛合金加工成的拉伸试样，依照GB/T228-2002标准在AG-100kNG力学试验机上测试材料的力学性能，得到其弹性模量约为61GPa，抗拉强度为不低于900MPa，屈服强度不低于850MPa，延伸率不低于12％。
(实施例3)
采用海绵钛、Al棒、电解Mn、Zn棒进行配制合金。各组分设计质量分别为Al6.0Kg、Mn0.085Kg、Zn0.020Kg，余量为Ti，制成10Kg电极。经真空自耗炉熔，并在800℃进行锻造，最后轧制成15mm棒材，800℃进行固溶处理。
将轧制后的钛合金加工成的拉伸试样，依照GB/T228-2002标准在AG-100kNG力学试验机上测试材料的力学性能，得到其弹性模量约为60GPa，抗拉强度为不低于900MPa，屈服强度不低于850MPa，延伸率不低于12％。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种低模量钛合金，其特征在于：钛合金质量百分含量分别为Al：5.5％～7.5％，Mn：0.5％～4.5％，Zn：0.1％～4％，余量为Ti，弹性模量为25～90GPa，通过真空自耗炉熔炼，并在700～950℃进行锻造，最后轧制成10～20mm棒材，700～900℃进行固溶处理；
将轧制后的钛合金加工成的拉伸试样，依照GB/T228-2002标准在AG-100kNG力学试验机上测试材料的力学性能，得到其弹性模量约为82GPa，抗拉强度为不低于900MPa，屈服强度不低于850MPa，延伸率不低于12％。
2.根据权利要求1所述的低模量钛合金，其特征在于：钛合金质量百分含量分别为Al：5.5％～6.5％，Mn：0.5％～3.5％，Zn：0.1％～0.5％，余量为Ti，弹性模量为25～75GPa。
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