CN115198122A - 一种医用钴基合金的热加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种医用钴基合金的热加工方法，本发明具体涉及医用材料技术领域，采用99.9％纯度的金属制备钴基合金材料，并对熔炼、浇注后的铸锭进行表面车削处理掉浇注冒口，以除去表面冷隔、夹杂等凝固缺陷，并且进行均匀化处理可有效防止钴基合金铸态组织中存在成分偏析，使用石墨片可有效防止热变形时产生的摩擦，导致铸锭形成桶形，控制变形温度为1140‑1200℃、应变速率为0.02‑0.1s‑1的范围内可获得较完全的再结晶晶粒组织，固溶热处理时以5℃/min的升温速率加热到1180℃，固溶时间为4h，并进行水冷，可使得坯料拥有最好的拉伸塑性。

Description

一种医用钴基合金的热加工方法
技术领域
本发明具体涉及医用材料技术领域，具体是一种医用钴基合金的热加工方法。
背景技术
钴基合金由于具有良好的力学性能、耐蚀性能和生物相容性，在医用金属材料领域中得到广泛的应用，已经被制造成各种医疗植入体用于替换和修复人体内承重骨骼、破损关节、口腔蛀牙、变异坏死组织和器官等部位。钴基合金作为生物医用金属材料在人体全金属关节的替换使用已经有七十多年的历史。
现有的钴基合金虽然已被广泛用于医学当中，但是随着医学的不断发展，现有的钴基合金材料已经不能满足所有的医学研究需求，一方面钴基合金在人体内不能进行很好的抗菌，另一方面现有的钴基合金的拉伸塑性、硬度等各方面性能也不能满足医学设备的发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种医用钴基合金的热加工方法，以解决上述背景技术中提出的现有的钴基合金虽然已被广泛用于医学当中，但是随着医学的不断发展，现有的钴基合金材料已经不能满足所有的医学研究需求，一方面钴基合金在人体内不能进行很好的抗菌，另一方面现有的钴基合金的拉伸塑性、硬度等各方面性能也不能满足医学设备的发展的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种医用钴基合金的热加工方法，包括以下步骤：
步骤1：材料的准备；
步骤2：材料的处理；
步骤3：均匀化处理；
步骤4：热变形；
步骤5：固溶处理；
步骤6：时效热处理。
优选的，所述的步骤1：材料的选择，采用纯度为99.9％的纯金属，Ni30.5wt.％，Al4.0wt.％，W15.0wt.％，Cr10.0wt.％，Ta0.6wt.％，Ti0.23wt.％，B0.02wt.％，余量为Co。
优选的，所述的步骤1，将原材料放置在25kg的真空反应炉在氩气保护气氛下，熔炼、浇注成圆柱形铸锭。
优选的，所述的步骤2：材料的处理，将凝固冷却后的铸锭切除浇注冒口，并对其表面进行车削加工。
优选的，所述的步骤3：均匀化处理，将处理后的铸锭放置于箱式电阻炉的同温区中，在1250℃的处理温度下进行12h的均匀化热处理。
优选的，所述的步骤4：热变形，将金属装配到Gleeble试验机上，并用石墨片、MoS2进行润滑处理，控制变形温度为1140-1200℃、应变速率为0.02-0.1s-1的范围内。
优选的，所述的步骤5：固溶处理，将步骤4热变形后的坯料进行锻造开坯，并进行多次热锻，使横截面变形量达到50％以上。
优选的，所述的步骤5，将锻坯放置在箱式电阻炉的同温区，以5℃/min的升温速率加热到1180℃，固溶时间为4h，并进行水冷。
优选的，所述的步骤6：时效热处理，将固溶处理过后的坯料放置在箱式电阻炉的同温区，以5℃/min的升温速率加热到800℃，并以空冷方式冷却至室温。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，采用99.9％纯度的金属制备钴基合金材料，并对熔炼、浇注后的铸锭进行表面车削处理掉浇注冒口，以除去表面冷隔、夹杂等凝固缺陷，并且进行均匀化处理可有效防止钴基合金铸态组织中存在成分偏析，使用石墨片可有效防止热变形时产生的摩擦，导致铸锭形成桶形，控制变形温度为1140-1200℃、应变速率为0.02-0.1s-1的范围内可获得较完全的再结晶晶粒组织，固溶热处理时以5℃/min的升温速率加热到1180℃，固溶时间为4h，并进行水冷，可使得坯料拥有最好的拉伸塑性，而800℃的时效热处理工艺可以获得最高的显微硬度值和屈服强度，以提高钴基合金的总体性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，一种医用钴基合金的热加工方法，包括以下步骤：
步骤1：材料的准备；
步骤2：材料的处理；
步骤3：均匀化处理；
步骤4：热变形；
步骤5：固溶处理；
步骤6：时效热处理。
优选的，所述的步骤1：材料的选择，采用纯度为99.9％的纯金属，Ni30.5wt.％，Al4.0wt.％，W15.0wt.％，Cr10.0wt.％，Ta0.6wt.％，Ti0.23wt.％，B0.02wt.％，余量为Co。
优选的，所述的步骤1，将原材料放置在25kg的真空反应炉在氩气保护气氛下，熔炼、浇注成圆柱形铸锭。
优选的，所述的步骤2：材料的处理，将凝固冷却后的铸锭切除浇注冒口，并对其表面进行车削加工。
优选的，所述的步骤3：均匀化处理，将处理后的铸锭放置于箱式电阻炉的同温区中，在1250℃的处理温度下进行12h的均匀化热处理。
优选的，所述的步骤4：热变形，将金属装配到Gleeble试验机上，并用石墨片、MoS2进行润滑处理，控制变形温度为1140-1200℃、应变速率为0.02-0.1s-1的范围内。
优选的，所述的步骤5：固溶处理，将步骤4热变形后的坯料进行锻造开坯，并进行多次热锻，使横截面变形量达到50％以上。
优选的，所述的步骤5，将锻坯放置在箱式电阻炉的同温区，以5℃/min的升温速率加热到1180℃，固溶时间为4h，并进行水冷。
优选的，所述的步骤6：时效热处理，将固溶处理过后的坯料放置在箱式电阻炉的同温区，以5℃/min的升温速率加热到800℃，并以空冷方式冷却至室温。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种医用钴基合金的热加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：材料的准备；
步骤2：材料的处理；
步骤3：均匀化处理；
步骤4：热变形；
步骤5：固溶处理；
步骤6：时效热处理。
2.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金的热加工方法，其特征在于：所述的步骤1：材料的选择，采用纯度为99.9％的纯金属，Ni30.5wt.％，Al4.0wt.％，W15.0wt.％，Cr10.0wt.％，Ta0.6wt.％，Ti0.23wt.％，B0.02wt.％，余量为Co。
3.根据权利要求2所述的一种医用钴基合金的热加工方法，其特征在于：所述的步骤1，将原材料放置在25kg的真空反应炉在氩气保护气氛下，熔炼、浇注成圆柱形铸锭。
4.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金的热加工方法，其特征在于：所述的步骤2：材料的处理，将凝固冷却后的铸锭切除浇注冒口，并对其表面进行车削加工。
5.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金的热加工方法，其特征在于：所述的步骤3：均匀化处理，将处理后的铸锭放置于箱式电阻炉的同温区中，在1250℃的处理温度下进行12h的均匀化热处理。
6.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金的热加工方法，其特征在于：所述的步骤4：热变形，将金属装配到Gleeble试验机上，并用石墨片、MoS2进行润滑处理，控制变形温度为1140-1200℃、应变速率为0.02-0.1s-1的范围内。
7.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金的热加工方法，其特征在于：所述的步骤5：固溶处理，将步骤4热变形后的坯料进行锻造开坯，并进行多次热锻，使横截面变形量达到50％以上。
8.根据权利要求7所述的一种医用钴基合金的热加工方法，其特征在于：所述的步骤5，将锻坯放置在箱式电阻炉的同温区，以5℃/min的升温速率加热到1180℃，固溶时间为4h，并进行水冷。
9.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金的热加工方法，其特征在于：所述的步骤6：时效热处理，将固溶处理过后的坯料放置在箱式电阻炉的同温区，以5℃/min的升温速率加热到800℃，并以空冷方式冷却至室温。
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