一種高強(qiáng)Ti6Al7Nb鈦合金絲材的制備方法與流程

本發(fā)明屬于鈦合金材料加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)ti6al7nb鈦合金絲材的制備方法。

背景技術(shù)：

ti6al7nb鈦合金具有低的密度、合適的強(qiáng)度、優(yōu)良的生物相容性、耐腐蝕性、可加工性，且不含有害元素“v”等特點(diǎn)，被用來(lái)加工髓內(nèi)針，骨釘、關(guān)節(jié)柄等人體植入件，在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域廣泛使用。gb/t、iso和astm等標(biāo)準(zhǔn)對(duì)外科植入物用ti6al7nb鈦合金的性能規(guī)定：退火態(tài)和熱加工態(tài)絲棒材，抗拉強(qiáng)度≥900mpa，屈服強(qiáng)度≥800mpa，延伸率≥10％，斷面收縮率≥25％。

ti6al7nb鈦合金工藝性能不佳，易開裂，采用常規(guī)的制備方法很難穩(wěn)定生產(chǎn)出強(qiáng)度高、塑性適中的絲材，尤其是用來(lái)加工髓內(nèi)針等零件的高強(qiáng)高韌絲材。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)ti6al7nb鈦合金絲材的制備方法，解決了現(xiàn)有方法難以穩(wěn)定生產(chǎn)出具有高強(qiáng)度、良好塑性的ti6al7nb鈦合金絲材的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種高強(qiáng)ti6al7nb鈦合金絲材的制備方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1，棒坯軋制：

選取橫向組織優(yōu)于ettc2a5級(jí)的ti6al7nb鈦合金棒坯，置于箱式電阻爐中，在相變點(diǎn)以下加熱，保溫，軋制；

步驟2，制備多棱絲材：

將經(jīng)步驟1軋制的棒坯采用無(wú)心車車削，100％去除氧化皮，然后在室溫下冷連軋，得到多棱絲材；

步驟3，絲材規(guī)圓：

將步驟2得到的多棱絲材，在室溫下規(guī)圓拉拔為圓形絲材；

步驟4，絲材矯直精整：

對(duì)步驟4得到的圓形絲材進(jìn)行矯直、磨光，即得到高強(qiáng)ti6al7nb鈦合金絲材。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，

步驟1中加熱溫度為相變點(diǎn)以下10℃～50℃，保溫時(shí)間至少為min。

步驟1中軋制道次為14～18道次，道次變形量為10％～25％，累積變形量不小于95.5％。

步驟2中去除氧化皮后棒坯的絲材同棒差≤0.08mm，表面粗糙度ra≤1.6μm。

步驟2中冷連軋至少5道次，道次變形量為10％～11％，冷連軋累積變形量≥40％。

步驟3中采用多道次規(guī)圓拉拔，道次變形量≤6％，累積變形量≥10％。

步驟4中矯直在室溫下進(jìn)行。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明一種高強(qiáng)ti6al7nb鈦合金絲材的制備方法，選取合適的坯料加工工藝來(lái)改善材料成形性，通過(guò)成品加工方式和變形量的配合來(lái)控制絲材的組織性能，采用本發(fā)明方法制備得到高強(qiáng)ti6al7nb鈦合金絲材，比常規(guī)熱拉拔工藝得到的絲材組織均勻，強(qiáng)度高，各項(xiàng)性能均可達(dá)到髓內(nèi)針等高強(qiáng)高韌外科植入物用ti6al7nb絲材的要求。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明制備得到的高強(qiáng)ti6al7nb鈦合金絲材的各項(xiàng)力學(xué)性能圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明一種高強(qiáng)ti6al7nb鈦合金絲材的制備方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1，選取橫向組織優(yōu)于ettc2a5級(jí)的ti6al7nb鈦合金棒坯，置于箱式電阻爐中，在相變點(diǎn)以下10℃～50℃加熱，爐內(nèi)保溫至少min(r坯為坯料直徑/mm)后開始軋制，軋制道次為14～18道次，道次變形量為10％～25％，累積變形量不小于95.5％。

步驟2，對(duì)經(jīng)步驟1軋制的棒坯采用100％無(wú)心車削去除氧化皮，絲材同棒差≤0.08mm，表面粗糙度ra≤1.6μm，室溫下冷連軋至少5道次，道次變形量為10％～11％，冷連軋累積變形量≥40％，得到多棱絲材；

步驟3，將多棱絲材在室溫下進(jìn)行多道次規(guī)圓拉拔變形，拉絲模具為圓形輥模，道次變形量≤6％，累積變形量≥10％，得到圓形絲材；對(duì)圓形絲材冷矯直，磨光，即得到高強(qiáng)ti6al7nb鈦合金絲材。

圖1是采用本發(fā)明方法制備得到的高強(qiáng)ti6al7nb鈦合金絲材的各項(xiàng)力學(xué)性能圖。數(shù)據(jù)顯示，本發(fā)明方法制備得到的絲材抗拉強(qiáng)度≥1250mpa，屈服強(qiáng)度≥1020mpa，延伸率≥10％，斷面收縮率≥35％，普通絲材的技術(shù)指標(biāo)為抗拉強(qiáng)度≥900mpa，屈服強(qiáng)度≥800mpa，延伸率≥10％，斷面收縮率≥25％，可以看出，本發(fā)明方法制備得到的絲材抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通絲材，塑性與之相當(dāng)。

實(shí)施例1

步驟1，選取規(guī)格為φ45mm，橫向組織符合ettc2a5級(jí)的ti6al7nb鈦合金棒坯，實(shí)測(cè)相變點(diǎn)為1010℃，置于箱式電阻爐中，在1000℃下加熱，爐內(nèi)保溫55min后開始軋制，采用14道次軋制，道次變形量為10％～18％，軋至φ9.5mm(累積變形量95.5％)；

步驟2，將步驟1軋制得到的棒坯利用無(wú)心車車削表面至φ8mm，100％去除氧化皮，控制絲材同棒差為0.05mm，表面粗糙度ra實(shí)測(cè)1.6μm，室溫下冷連軋，軋制道次為6道次，道次變形量為10％～11％，冷連軋至5.74mm(累積變形量為48％)，得到多棱絲材；

步驟3，將冷連軋后5.74mm多棱絲材在室溫下經(jīng)多道次圓形輥模拉拔至φ5.4mm，道次變形量為1％～4％，累積變形量為11％；絲材冷矯直，磨光，即得到高強(qiáng)ti6al7nb鈦合金絲材。

實(shí)施例2

步驟1，選取規(guī)格為φ52mm，橫向組織符合ettc2a4級(jí)的ti6al7nb鈦合金棒坯，實(shí)測(cè)相變點(diǎn)為1005℃，置于箱式電阻爐中在980℃下加熱，爐內(nèi)保溫60min后開始軋制，采用18道次軋制，道次變形量為15％～25％，軋至φ6.5mm(累積變形量98.5％)；

步驟2，將步驟1軋制得到的棒坯利用無(wú)心車車削表面至φ4.8mm，100％去除氧化皮，控制絲材同棒差為0.06mm，表面粗糙度ra實(shí)測(cè)1.2μm，室溫下冷連軋，軋制道次為5道次，道次變形量為10％～11％，冷連軋至3.68mm(累積變形量為40％)，得到多棱絲材；

步驟3，將冷連軋后3.68mm多棱絲材在室溫下經(jīng)多道次圓形輥模拉拔至φ3.4mm，道次變形量為4％～6％，累積變形量為14％；絲材冷矯直，磨光，即得到高強(qiáng)ti6al7nb鈦合金絲材。

實(shí)施例3

步驟1，選取規(guī)格為φ50mm，橫向組織符合ettc2a5級(jí)的ti6al7nb鈦合金棒坯，實(shí)測(cè)相變點(diǎn)為1010℃，置于箱式電阻爐中，在960℃下加熱，爐內(nèi)保溫60min后開始軋制，采用16道次軋制，道次變形量為12％～22％，軋至φ7.5mm(累積變形量97.5％)；

步驟2，將經(jīng)步驟1軋制得到的棒坯利用無(wú)心車車削表面至φ6mm，100％去除氧化皮，控制絲材同棒差為0.08mm，表面粗糙度ra實(shí)測(cè)1.4μm，室溫下冷連軋，軋制道次為5道次，道次變形量為10％～11％，冷連軋至4.59mm(累積變形量為42％)，得到多棱絲材；

步驟3，將冷連軋后4.59mm多棱絲材在室溫下經(jīng)多道次圓形輥模拉拔至φ4.35mm，道次變形量為2％～5％，累積變形量為10％；絲材冷矯直，磨光，即得到高強(qiáng)ti6al7nb鈦合金絲材。