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分享:高塑性TC4鈦合金醫(yī)用棒材制造工藝對組織和性能的影響

TC4鈦合金是目前應(yīng)用最廣的一種α+β型鈦合金[1?2],其用量占鈦合金總消耗量的50%以上,它含質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%的α穩(wěn)定元素Al及4%的β穩(wěn)定元素V,具有優(yōu)異的綜合性能,主要有:(1)密度低,使醫(yī)用件輕巧,舒適感好;(2)高的強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度,可滿足骨頭、關(guān)節(jié)、手術(shù)器械和康復(fù)器械的強(qiáng)度要求;(3)耐蝕(化學(xué)穩(wěn)定性好),抗體液腐蝕,適于身體各部件使用;(4)生物相容性好,無毒性(無致炎、致癌作用),其腐蝕產(chǎn)物也無毒,不向體外擴(kuò)散,而是集中在植入物附近;(5)力學(xué)相容性好,鈦合金的彈性模量可降至50~100 GPa,減少應(yīng)力屏蔽,與人體骨頭匹配性好;(6)低X射線吸收率,醫(yī)檢時(shí)X射線可視性好;(7)形狀記憶功能,可用做脊柱矯形棒、骨釘、內(nèi)固定器、聚髖器、內(nèi)支架等;(8)有良好加工成形性,適于制成板、棒、絲、管、毛細(xì)管、異形件等醫(yī)用制品。因而廣泛應(yīng)用在制藥工業(yè)、醫(yī)療器械、人體植入物等領(lǐng)域[3]。

美國、英國和俄羅斯首先將Ti?6AL?4V合金用于人體。Ti?6AL?4V和Ti?6AL?4VELI是迄今為止一直廣泛應(yīng)用于植入物材料的重要合金。隨著鈦合金在醫(yī)用領(lǐng)域的發(fā)展,為滿足U型椎弓根螺釘(實(shí)物照片見圖1)高塑性,高扭轉(zhuǎn)角的需求,研制?7.5 mm小規(guī)格棒材,棒材力學(xué)性能:抗拉強(qiáng)度Rm≥930 MPa、規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度Rp0.2≥860 MPa、斷后伸長率A≥16%、斷面收縮率Z≥30%,高倍組織達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13810—2017的要求,進(jìn)行不同拉拔工藝及熱處理工藝研究。

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