CN117737548A - 一种用于生物医学毛细管的高延性钴铬基合金及其制备方法 - Google Patents
一种用于生物医学毛细管的高延性钴铬基合金及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117737548A CN117737548A CN202410001107.1A CN202410001107A CN117737548A CN 117737548 A CN117737548 A CN 117737548A CN 202410001107 A CN202410001107 A CN 202410001107A CN 117737548 A CN117737548 A CN 117737548A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- blank
- alloy
- hot extrusion
- treatment
- heating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 78
- WAIPAZQMEIHHTJ-UHFFFAOYSA-N [Cr].[Co] Chemical compound [Cr].[Co] WAIPAZQMEIHHTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 229910000684 Cobalt-chrome Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- 239000010952 cobalt-chrome Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000001192 hot extrusion Methods 0.000 claims abstract description 48
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims abstract description 28
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 21
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 44
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 24
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 13
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 12
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 11
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 3
- 229910003266 NiCo Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 2
- 238000007514 turning Methods 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 18
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 13
- 238000010622 cold drawing Methods 0.000 description 6
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 4
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 2
- 239000002473 artificial blood Substances 0.000 description 2
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 2
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 2
- 239000010963 304 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010002329 Aneurysm Diseases 0.000 description 1
- 201000001320 Atherosclerosis Diseases 0.000 description 1
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000005764 Peripheral Arterial Disease Diseases 0.000 description 1
- 208000030831 Peripheral arterial occlusive disease Diseases 0.000 description 1
- 229910000589 SAE 304 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N [Ti].[Ni] Chemical compound [Ti].[Ni] HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 239000003519 biomedical and dental material Substances 0.000 description 1
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000010102 embolization Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 210000005260 human cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002324 minimally invasive surgery Methods 0.000 description 1
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Extrusion Of Metal (AREA)
Abstract
一种用于生物医学毛细管的高延性钴铬基合金及其制备方法，含有Co、Cr、Mo、Mn、Si、Fe、Ni等元素，合金经真空感应熔炼，均匀化处理，热挤压后获得管坯；再进行固溶处理和时效处理，获得低强度和高延性的管坯；其基体为FCC结构，晶粒内部有纳米级BCC结构析出相，该析出相没有强化效果，但有利于变形均匀；管坯合金抗拉强度低于550MPa，但拉伸延伸率高于80％；这种高延伸、低强度性能，有利于小口径(外径不大于1mm，壁厚不大于0.1mm)的生物医学用毛细管材的拉拔成形。
Description
技术领域
本发明属于钴铬基合金材料领域，涉及一种高延性、生物相容性佳的钴铬基生物材料及其制备工艺方法。
技术背景
金属材料在生物医学领域应用非常广泛。如医疗仪器、手术器械、植入材料等方面。临床应用的金属植入材料主要有医用贵金属、不锈钢、钴基合金、钛合金、镍钛形状记忆合金等。Co-Cr基合金在耐腐蚀性、耐疲劳性、耐磨损性能方面表现优异，具有良好综合力学性能，是一种常用的生物医用材料。Co-Cr基合金具有高硬度性质，一般用于制备义齿；对于产生摩擦活动的关节部位，也可采用钴铬合金人工关节。
金属毛细管是指内径小于1mm的小管，是石油化工、水处理、汽车工业、空调制冷和电力方面的重要材料。在生物医学方面，304不锈钢毛细管也有较多的应用。当金属毛细管作为血液管时，必须做到能避免引起血液细胞破裂，保护了血液的质量。目前，周围动脉疾病影响着5000万中国人，并与显著的死亡率和发病率有关。这种疾病的发病率随着年龄的增长而急剧增加，并影响着12-20％的65岁及以上的人口。恢复正常的血流可以通过两种主要方式实现：一种是通过开放性手术，另一种是通过微创手术，如血管内手术。鉴于开放性手术潜在多种风险，如失血、感染、手术创伤等，并不推荐所有病人采用。血管内治疗是一种更常规的治疗方法。恢复血流是一种被广泛接收的手术技术，用于桥接动脉粥样硬化或动脉瘤等。人造血管是解决血管栓塞常用的植入材料。大口径的人造血管的技术已经相对成熟，但在小口径(＜6mm)人造血管制备上仍有困难。Co-Cr基合金对人体细胞的毒性很小，但其具有很高的强度和硬度，因此一般用于制备牙齿、关节等坚硬人体部件。如果能将Co-Cr基合金制备成毛细管，将大幅度扩展其在生物医学上的应用。在合金加工毛细管时，困难点较多，其一是，当合金延伸率低时，管材拉拔过程中需要多次退火处理，以降低强度和提高延伸率，从而使得加工变形速度慢，生产效率极低；其二是，当合金加工硬化率高时，加工件和模具之间的摩擦会产生较高热量，容易磨损模具。
发明内容
本发明旨在提供一种用于生物医学毛细管的高延性钴铬基合金及其制备方法。采用Co、Cr、Fe、Ni、Mo等为原料，通过固溶和时效处理，所得合金具有低强度和高延伸率特性，满足制备小口径(外径不大于1mm，壁厚不大于0.1mm)的生物医学用毛细管材的需要。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
所述钴铬基合金的元素质量百分比为：Co 39～41％，Cr 19～21％、Mo 6～8％，Mn1.5～2.5％，Si 1.2～1.5％，Fe和Ni 28～32％，其中Fe：Ni＝1：1。按照元素质量配比要求，称量原料后，进行真空感应熔炼。所得合金经过均匀化处理，热挤压后获得管坯。再进行固溶处理和时效处理，获得低强度和高延性的管坯。后续再进行冷拉拔成形，获得钴铬基合金毛细管。
所述的均匀化处理工艺条件为：1400～1430℃下保温12～24h；所述固溶处理的条件为：1085～1130℃下保温1～1.5h，随后快速水冷至室温；所述时效处理的条件为：在590～620℃下保温1～1.5h，随后快速水冷至室温。经过上述固溶和时效处理后，所得钴铬基合金的基体为FCC结构，晶粒内部有纳米级BCC结构析出相，该析出相没有强化效果，但有利于变形均匀，使得合金抗拉强度低于550MPa，但拉伸延伸率高于80％。这种高延伸、低强度性能，有利于小口径(外径不大于1mm，壁厚不大于0.1mm)的生物医学用毛细管材的拉拔成形。
具有上述性质的高延性钴铬基合金管材的制备方法包括以下步骤：
(1)原材料准备：按照所需要的比例准备Co、Cr、Fe、Ni、Mo、Si、Mn原料，也可以使用已知成分的NiCo、NiCr、FeSi等中间合金；
(2)真空感应熔炼：原料称量之后，装入Al2O3坩埚，采用感应熔炼炉升温熔化。熔化前先将真空度升至1.33×10-4～1.33×10-3Pa，保持2～2.5h。关闭真空泵后，充入0.04MPa高纯氩气作为保护气氛。再使用高频感应线圈缓慢升温至1550～1600℃。待块体熔化后，倒入浇铸模具，获得铸造坯料。
(3)均匀化处理：将铸造坯料装入真空加热炉，升温至1400～1430℃后，保温12～24h，获得均匀化处理坯料。
(4)热挤压：将均匀化处理坯料，采用热挤压机制备管坯。热挤压前加热到1040～1120℃；热挤压比为10～30。经热挤压后获得热挤压管坯。
(5)固溶处理：将热挤压管坯装入热处理炉，在真空或氩气保护下加热到1085～1130℃，保温1～1.5h，随后快速水冷至室温，获得固溶处理后的管坯。
(6)时效处理：将固溶处理后的管坯，再加热升温至590～620℃，保温1～1.5h，随后快速水冷至室温，获得时效处理后的管坯。
上述工艺中，铸造坯料的尺寸应满足热挤压工艺对坯料尺寸的要求；均匀化处理后的坯料，可以采用机加工方法进行表面车削和镗孔处理，制备出符合热挤压工艺对坯料尺寸和形状的要求。时效处理后的管坯具有低强度和高延性的性质，即抗拉强度低于550MPa、拉伸延伸率高于80％，通过多道次拉拔成形，实现减径和减壁。当拉拔变形量达到极限时，重复步骤(5)和步骤(6)的固溶和时效处理工艺，从而逐步获得毛细管。
经过上述固溶和时效处理后，所得钴铬基合金的基体为FCC结构，晶粒内部有纳米级BCC结构析出相，该析出相没有强化效果，但有利于变形均匀，使得合金抗拉强度低于550MPa，但拉伸延伸率高于80％。这种高延伸、低强度性能，有利于小口径(外径不大于1mm，壁厚不大于0.1mm)的生物医学用毛细管材的拉拔成形。
附图说明
图1实施例1、2、3的钴铬基合金应力应变曲线
图2实施例1的钴铬基合金XRD衍射图谱
图3实施例2的截面金相照片
图4实施例3的TEM图片
图5实施例3的析出相的TEM图片
具体实施方式
实施例1
(1)原材料准备：按照质量比称取40％Co、20％Cr、15％Fe、15％Ni、6.8％Mo、2％Mn和1.2％Si；
(2)真空感应熔炼：原料称量之后，切割成小块，酒精清洗、干燥后，装入Al2O3坩埚，转入感应熔炼炉。将感应熔炼炉炉腔抽真空至1.33×10-3Pa，保持2.5h。关闭真空泵后，充入0.04MPa高纯氩气作为保护气氛。使用感应线圈缓慢升温1550℃。
(3)均匀化处理：将铸造坯料装入真空加热炉，升温至1430℃后，保温10h，获得均匀化处理坯料。
(4)热挤压：将均匀化处理坯料，采用热挤压机制备管坯。热挤压前加热到1040℃；热挤压比为10。经热挤压后获得热挤压管坯。
(5)固溶处理：将热挤压管坯装入热处理炉，在真空或氩气保护下加热到1085℃，保温1.5h，随后快速水冷至室温，获得固溶处理后的管坯。
(6)时效处理：将固溶处理后的管坯，再加热升温至590℃，保温1.5h，随后快速水冷至室温，获得时效处理后的管坯。
采用上述方法制备的钴铬基合金由FCC的基体和分布在孪晶及晶粒内部的纳米BCC析出相组成。图1中展示了该合金的应力应变曲线。可见，该合金具有极佳的延展性，其应变达80.4％，而抗拉强度只有540MPa，有利于通过冷拉方式制备毛细管。图2为该合金的XRD图谱，其基体为FCC结构。由于析出相细小且弥散，加之体积含量不足5％，在XRD图谱中未被观测。合金的晶粒内部产生了大量孪晶，并且出现了许多大尺寸等轴晶和细小再结晶等轴晶粒。在孪晶内部和晶粒内部弥散分布许多纳米级的BCC析出相，但这些纳米析出相没有强化作用，不会造成合金强化。孪晶界附近大量的层错、位错，这种特殊的结构使得合金拥有极佳延展性。此钴铬基合金的工程应变为80.4％，具有高延性的特征。在用同样的方法制备管材时，可利用其高延性制备小口径管材。
实施例2
(1)原材料准备：按照质量比称取41％Co、21％Cr、14％Fe、14％Ni、6％Mo、2.5％Mn、1.5％Si原料；
(2)真空感应熔炼：原料称量之后，装入Al2O3坩埚，采用感应熔炼炉升温熔化。熔化前先将真空度升至1.33×10 -4Pa，保持2h。关闭真空泵后，充入0.04MPa高纯氩气作为保护气氛。再使用高频感应线圈缓慢升温至1600℃。待块体熔化后，倒入浇铸模具，获得铸造坯料。
(3)均匀化处理：将铸造坯料装入真空加热炉，升温至1400～1430℃后，保温12～24h，获得均匀化处理坯料。
(4)热挤压：将均匀化处理坯料，采用热挤压机制备管坯。热挤压前加热到1120℃；热挤压比为30。经热挤压后获得热挤压管坯。
(5)固溶处理：将热挤压管坯装入热处理炉，在真空或氩气保护下加热到1130℃，保温1h，随后快速水冷至室温，获得固溶处理后的管坯。
(6)时效处理：将固溶处理后的管坯，再加热升温至620℃，保温1.5h，随后快速水冷至室温，获得时效处理后的管坯。
采用上述方法制备的钴铬基合金由FCC的基体和分布在孪晶及晶粒内部的纳米BCC析出相组成。图1中展示了该合金的应力应变曲线。该合金具有极佳的延展性，其应变达80.2％，而抗拉强度只有536MPa，有利于通过冷拉方式制备毛细管。该合金基体为FCC结构。图3为实施例2合金截面的金相照片。从中可见，晶粒内部产生了大量孪晶，并且出现了许多大尺寸等轴晶和细小再结晶等轴晶粒。在孪晶内部和晶粒内部弥散分布许多纳米级的BCC析出相，但这些纳米析出相没有强化作用，不会造成合金强化。孪晶界附近大量的层错、位错，这种特殊的结构使得合金拥有极佳延展性。此钴铬基合金的工程应变为80.2％，具有高延性的特征。在用同样的方法制备管材时，可利用其高延性制备小口径管材。
实施例3
(1)原材料准备：按照质量比39％Co、19％Cr、16％Fe、16％Ni、7.3％Mo、1.5％Mn和1.2％Si称取所需要原料；
(2)真空感应熔炼：原料称量之后，装入Al2O3坩埚，采用感应熔炼炉升温熔化。熔化前先将真空度升至5.9×10 -4Pa，保持2.2h。关闭真空泵后，充入0.04MPa高纯氩气作为保护气氛。再使用高频感应线圈缓慢升温至1580℃。待块体熔化后，倒入浇铸模具，获得铸造坯料。
(3)均匀化处理：将铸造坯料装入真空加热炉，升温至1420℃后，保温16h，获得均匀化处理坯料。
(4)热挤压：将均匀化处理坯料，采用热挤压机制备管坯。热挤压前加热到1080℃；热挤压比为12。经热挤压后获得热挤压管坯。
(5)固溶处理：将热挤压管坯装入热处理炉，在真空或氩气保护下加热到1100℃，保温1.2h，随后快速水冷至室温，获得固溶处理后的管坯。
(6)时效处理：将固溶处理后的管坯，再加热升温至600℃，保温1.3h，随后快速水冷至室温，获得时效处理后的管坯。
采用上述方法制备的钴铬基合金由FCC的基体和分布在孪晶及晶粒内部的纳米BCC析出相组成。图1中展示了该合金的应力应变曲线。可见，该合金具有极佳的延展性，其应变达80.％，而抗拉强度只有532MPa，有利于通过冷拉方式制备毛细管。合金的基体为FCC结构。合金晶粒内部产生了大量孪晶，并且出现了许多大尺寸等轴晶和细小再结晶等轴晶粒。图4为该合金的TEM照片。图5为该合金析出相的TEM照片。在孪晶内部和晶粒内部弥散分布许多纳米级的BCC析出相，但这些纳米析出相没有强化作用，不会造成合金强化。孪晶界附近大量的层错、位错，这种特殊的结构使得合金拥有极佳延展性。此钴铬基合金的工程应变为80.％，具有高延性的特征。在用同样的方法制备管材时，可利用其高延性制备小口径管材。
实施例4
(1)原材料准备：按照39％Co、19％Cr、15％Fe、15％Ni、8％Mo、2.5％Mn、1.5％Si的质量比例，准备原料；
(2)真空感应熔炼：原料称量之后，装入Al2O3坩埚，采用感应熔炼炉升温熔化。熔化前先将真空度升至6.45×10 -4Pa，保持2h。关闭真空泵后，充入0.04MPa高纯氩气作为保护气氛。再使用高频感应线圈缓慢升温至1560℃。待块体熔化后，倒入浇铸模具，获得铸造坯料。
(3)均匀化处理：将铸造坯料装入真空加热炉，升温至1415℃后，保温18h，获得均匀化处理坯料。
(4)热挤压：将均匀化处理坯料，采用热挤压机制备管坯。热挤压前加热到1060℃；热挤压比为22。经热挤压后获得热挤压管坯。
(5)固溶处理。将热挤压管坯装入热处理炉，在真空或氩气保护下加热到1115℃，保温1.2h，随后快速水冷至室温，获得固溶处理后的管坯。
(6)时效处理：将固溶处理后的管坯，再加热升温至610℃，保温1.2h，随后快速水冷至室温，获得时效处理后的管坯。
采用上述方法制备的钴铬基合金由FCC的基体和分布在孪晶及晶粒内部的纳米BCC析出相组成。该合金具有极佳的延展性，其应变达80.0％，而抗拉强度只有510MPa，有利于通过冷拉方式制备毛细管。合金基体为FCC结构。合金晶粒内部产生了大量孪晶，并且出现了许多大尺寸等轴晶和细小再结晶等轴晶粒。在孪晶内部和晶粒内部弥散分布许多纳米级的BCC析出相，但这些纳米析出相没有强化作用，不会造成合金强化。孪晶界附近大量的层错、位错，这种特殊的结构使得合金拥有极佳延展性。此钴铬基合金的工程应变为80.0％，具有高延性的特征。在用同样的方法制备管材时，可利用其高延性制备小口径管材。
实施例5
(1)原材料准备：按照40％Co、21％Cr、14％Fe、14％Ni、8％Mo、1.7％Mn、1.3％Si的比例准备原料；
(2)真空感应熔炼：原料称量之后，装入Al2O3坩埚，采用感应熔炼炉升温熔化。熔化前先将真空度升至3.22×10 -4Pa，保持2.1h。关闭真空泵后，充入0.04MPa高纯氩气作为保护气氛。再使用高频感应线圈缓慢升温至1580℃。待块体熔化后，倒入浇铸模具，获得铸造坯料。
(3)均匀化处理：将铸造坯料装入真空加热炉，升温至1415℃后，保温16h，获得均匀化处理坯料。
(4)热挤压：将均匀化处理坯料，采用热挤压机制备管坯。热挤压前加热到1090℃；热挤压比为16。经热挤压后获得热挤压管坯。
(5)固溶处理：将热挤压管坯装入热处理炉，在真空或氩气保护下加热到1115℃，保温1.05h，随后快速水冷至室温，获得固溶处理后的管坯。
(6)时效处理：将固溶处理后的管坯，再加热升温至610℃，保温1.05h，随后快速水冷至室温，获得时效处理后的管坯。
采用上述方法制备的钴铬基合金由FCC的基体和分布在孪晶及晶粒内部的纳米BCC析出相组成。图1中展示了该合金的应力应变曲线。可见，该合金具有极佳的延展性，其应变达80.3％，具有高延性的特征，而抗拉强度只有509MPa，有利于通过冷拉方式制备毛细管。合金基体为FCC结构。合金晶粒内部产生了大量孪晶，并且出现了许多大尺寸等轴晶和细小再结晶等轴晶粒。在孪晶内部和晶粒内部弥散分布许多纳米级的BCC析出相，但这些纳米析出相没有强化作用，不会造成合金强化。孪晶界附近大量的层错、位错，这种特殊的结构使得合金拥有极佳延展性。此钴铬基合金的工程应变为80.3％，具有高延性的特征。在用同样的方法制备管材时，可利用其高延性制备小口径管材。
Claims (3)
1.一种用于生物医学毛细管的高延性钴铬基合金，其特征在于：合金的元素质量百分比为：Co 39～41％，Cr 19～21％、Mo 6～8％，Mn 1.5～2.5％，Si 1.2～1.5％，Fe和Ni 28～32％，其中Fe：Ni＝1：1；按照元素质量配比要求，称量原料后，进行真空感应熔炼；所得合金经过均匀化处理，热挤压后获得管坯；再进行固溶处理和时效处理，获得低强度和高延性的管坯；所得管坯基体为FCC结构，晶粒内部有纳米级BCC结构析出相，该析出相没有强化效果，但有利于变形均匀；管坯合金抗拉强度低于550MPa，但拉伸延伸率高于80％；这种高延伸、低强度性能，有利于小口径(外径不大于1mm，壁厚不大于0.1mm)的生物医学用毛细管材的拉拔成形。
2.如权利要求1所述的一种用于生物医学毛细管的高延性钴铬基合金，其特征在于：所述固溶处理和时效处理，固溶处理的条件为：1085～1130℃下保温1～1.5h，随后快速水冷至室温；时效处理的条件为：在590～620℃下保温1～1.5h，随后快速水冷至室温。
3.如权利要求1所述的一种用于生物医学毛细管的高延性钴铬基合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)原材料准备：按照所需要的比例准备Co、Cr、Fe、Ni、Mo、Si、Mn原料，也可以使用已知成分的NiCo、NiCr、FeSi等中间合金；
(2)真空感应熔炼：原料称量之后，装入Al2O3坩埚，采用感应熔炼炉升温熔化；熔化前先将真空度升至1.33×10-4～1.33×10-3Pa，保持2～2.5h；关闭真空泵后，充入0.04MPa高纯氩气作为保护气氛；再使用感应线圈缓慢升温至1550～1600℃；待块体熔化后，倒入浇铸模具，获得铸造坯料；
(3)均匀化处理：将铸造坯料装入真空加热炉，升温至1400～1430℃后，保温12～24h，获得均匀化处理坯料；
(4)热挤压：将均匀化处理坯料，采用热挤压机制备管坯；热挤压前加热到1040～1120℃；热挤压比为10～30；经热挤压后获得热挤压管坯；
(5)固溶处理：将热挤压管坯装入热处理炉，在真空或氩气保护下加热到1085～1130℃，保温1～1.5h，随后快速水冷至室温，获得固溶处理后的管坯；
(6)时效处理：将固溶处理后的管坯，再加热升温至590～620℃，保温1～1.5h，随后快速水冷至室温，获得时效处理后的管坯；
上述工艺中，铸造坯料的尺寸应满足热挤压工艺对坯料尺寸的要求；均匀化处理后的坯料，可以采用机加工方法进行表面车削和镗孔处理，制备出符合热挤压工艺对坯料尺寸和形状的要求；时效处理后的基体为FCC结构，晶粒内部有纳米级BCC结构析出相，该析出相没有强化效果，但有利于变形均匀；该时效管坯具有低强度和高延性的性质，即抗拉强度低于550MPa、拉伸延伸率高于80％，通过多道次拉拔成形，实现减径和减壁；当拉拔变形量达到极限时，重复步骤(5)和步骤(6)的固溶和时效处理工艺，从而逐步获得毛细管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410001107.1A CN117737548A (zh) | 2024-01-02 | 2024-01-02 | 一种用于生物医学毛细管的高延性钴铬基合金及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410001107.1A CN117737548A (zh) | 2024-01-02 | 2024-01-02 | 一种用于生物医学毛细管的高延性钴铬基合金及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117737548A true CN117737548A (zh) | 2024-03-22 |
Family
ID=90250950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410001107.1A Pending CN117737548A (zh) | 2024-01-02 | 2024-01-02 | 一种用于生物医学毛细管的高延性钴铬基合金及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117737548A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117904478A (zh) * | 2024-03-19 | 2024-04-19 | 江苏威拉里新材料科技有限公司 | 一种耐高温钴铬合金及其制备方法 |
-
2024
- 2024-01-02 CN CN202410001107.1A patent/CN117737548A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117904478A (zh) * | 2024-03-19 | 2024-04-19 | 江苏威拉里新材料科技有限公司 | 一种耐高温钴铬合金及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kabir et al. | Recent research and progress of biodegradable zinc alloys and composites for biomedical applications: Biomechanical and biocorrosion perspectives | |
| US5462575A (en) | Co-Cr-Mo powder metallurgy articles and process for their manufacture | |
| EP2971202B1 (en) | Thermo-mechanical processing of nickel-titanium alloys | |
| EP2224032A1 (en) | Process for manufacturing magnesium alloy based products | |
| JPH0774409B2 (ja) | ガス霧化により製造される分散強化コバルト―クロム―モリブデン合金から製造される人工補装具 | |
| CN117737548A (zh) | 一种用于生物医学毛细管的高延性钴铬基合金及其制备方法 | |
| CN111187943A (zh) | 一种生物医用Zn-Cu-Mg系合金及其制备方法 | |
| CN110117743B (zh) | 一种耐蚀高强韧镁合金管材及制备工艺 | |
| JP2008111177A (ja) | 塑性加工性に優れる生体用Ｃｏ基合金およびその製造方法 | |
| CN112494725B (zh) | 一种可生物降解的复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN115029584A (zh) | 一种生物可降解医用锌合金及其制备方法和应用 | |
| WO2023165194A1 (zh) | 一种不含稀土元素的生物可降解镁合金及其制备方法、应用 | |
| CN108642359B (zh) | 一种高强度的快速降解生物医用Mg-Zn-Zr-Fe合金材料及其制备方法 | |
| CN113322403A (zh) | 一种新型可降解高强韧镁合金骨钉材料及其制备方法 | |
| CN113528870A (zh) | 一种可降解Zn-Li-X系合金丝材及其制备方法 | |
| CN115029583B (zh) | 一种医用可降解锌合金及其薄壁微管的制备方法 | |
| CN115044845B (zh) | 一种提升生物可降解Mg-Zn-Sc-Zr合金综合性能的方法 | |
| Bhaumik | Progress in the understanding of NiTi shape memory alloys | |
| CN117305654A (zh) | 一种微合金化可降解医用锌铜锂合金及其制备方法 | |
| KR101943205B1 (ko) | 생분해성 합금과 생체적합성 합금의 이중연속구조 복합재 및 이를 통해 제조된 생체적합 다공성 합금 | |
| JP2004124156A (ja) | 生体用超弾性ＴｉＮｂＳｎ合金の製造方法 | |
| CN113005330A (zh) | 一种生物可降解超细晶Zn-Li合金材料及制备方法与应用 | |
| CN115287476A (zh) | 一种可均匀降解医用镁合金的制备方法及应用 | |
| CN117821827A (zh) | 一种穿刺针用高强度钴铬基合金及其制备方法 | |
| CZ2014929A3 (cs) | Slitina na bázi titanu a způsob jejího tepelně-mechanického zpracování |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |