一种高强度Ti-6Al-4V钛合金丝材制备工艺的研究

   2020-09-01 互联网中国铸造网15120
核心提示:钛及钛合金具有较低的弹性模量、耐腐蚀,生物及力学相容性优异,广泛应用于外科植入物。近些年来有关医用钛

钛及钛合金具有较低的弹性模量、耐腐蚀,生物及力学相容性优异,广泛应用于外科植入物。近些年来有关医用钛合金的研究报道很多,产品规格主要为板棒材,应用于外科创伤用接骨板及固定螺钉,这对于骨折块的固定是很有效的。对于短小骨折或撕脱骨折等应力不大的骨折固定,采用细丝制作而成的克氏针,直径一般在0.8~2.5mm。

Ti-6Al-4V钛合金由于具有高强度、高韧性等优异的力学性能,是一种理想的外科植入物材料。为了达到很好的固定连接效果,材料必须具备高拉伸强度,同时也需良好的塑性及弯曲特性。传统方法采用冷拉加工的不锈钢丝,但是材料塑性很差,伸长率不到5%,弯曲特性很差。

科研人员采用Ti-6Al-4V钛合金,通过合金中间隙元素氧的合理调控,采用轧制坯料热拉拔的方式,制备出超高强度的Ti-6Al-4V钛合金直丝,并分析不同氧含量及工艺控制对材料力学性能的影响,以期获得最佳的制备方法。研究结果如下:

(1)通过两相区大变形控温热轧,Ti-6Al-4V钛合金晶粒得到细化,控温热拉拔获得超细晶粒的丝材,晶粒约0.5μm;且随着合金中氧含量的增加、拉拔规格的细化,丝材的力学性能提高,塑性下降;综合比较发现:含氧0.14wt%Ti-6Al-4VΦ2.0mm丝材抗拉强度和塑性分别达到1270MPa和12%,综合力学性能优良,非常适合应用于医用克氏针产品。

(2)超细晶粒Ti-6Al-4V丝材室温拉伸时发生沿等轴α相晶界的韧性断裂,超细晶粒及高密度位错是材料获得高强度的根本所在。(晓红)


 
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