本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料研究領(lǐng)域，涉及一種牙髓針材料及其制備方法，即采用tib2納米線取向增強(qiáng)niti形狀記憶合金絲用以制作牙髓針。
背景技術(shù)：
由于具有優(yōu)異的形狀記憶特性、超彈性能和生物相容性，近等原子比niti合金已在醫(yī)療器械領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。niti合金牙髓針即是充分利用niti合金在馬氏體狀態(tài)時(shí)低的彈性模量、較小的應(yīng)力可引起較大的彈性應(yīng)變，以及在溫度低于奧氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度(t<as)時(shí)應(yīng)變能夠一直保留等特性，通過(guò)特制的切割邊緣，進(jìn)入牙髓壞死部位進(jìn)行清理，尤其是很高的柔韌性特別適用于復(fù)雜的牙髓結(jié)構(gòu)。
但是，牙髓針用馬氏體niti合金硬度較低，耐磨性較差。同時(shí)，牙髓針轉(zhuǎn)速通常為350-400轉(zhuǎn)/min，扭矩1.5-2n，因此要求材料具有高的柔韌性適應(yīng)復(fù)雜牙髓結(jié)構(gòu)的同時(shí)，具有高的彎曲扭轉(zhuǎn)疲勞強(qiáng)度和耐磨性能，以提高其使用壽命，防止牙髓針斷裂等醫(yī)療事故的發(fā)生。但是niti合金像其他純合金材料一樣，高的柔韌性和高的強(qiáng)度、耐磨性很難同時(shí)兼顧，這就導(dǎo)致niti合金牙髓針在臨床應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)斷裂事故。因此，在保證niti合金高彈性應(yīng)變、低彈性模量(也就是高柔韌性)的前提下，使其具備高的彎曲疲勞強(qiáng)度和耐磨性是提高牙髓針壽命和可靠性所必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
單根獨(dú)立的納米線具有超高的彈性應(yīng)變(4-7％)和屈服強(qiáng)度，并且體現(xiàn)出比塊狀材料更好的機(jī)械性能，如其強(qiáng)度更高、韌性更好。因此將納米線與同樣具備高彈性應(yīng)變的niti形狀記憶合金復(fù)合并使其取向排列，有望獲得高彈性應(yīng)變、低彈性模量與高強(qiáng)度兼具的綜合性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明采用tib2納米線取向增強(qiáng)niti合金絲代替目前的純niti合金絲用以制作牙髓針，并采用真空感應(yīng)熔煉-真空自耗重熔(或電渣重熔)-鍛造-軋制-熱拉拔-冷拉拔的工藝使得tib2納米線在niti合金絲中原位生成并沿絲軸向平行排列，
一種牙髓針材料，其特征在于：采用tib2納米線增強(qiáng)niti形狀記憶合金絲用以制作牙髓針材料，tib2納米線的體積分?jǐn)?shù)3％-50％；tib2納米線沿絲的軸向平行排列。
如上所述的牙髓針材料的制備方法，具體步驟如下：
1、采用99.96wt.％的電解鎳ni、99.95wt.％的海綿鈦、b含量20wt％的nib合金作為原材料，通過(guò)真空感應(yīng)熔煉制備tib2/niti母合金，并澆鑄成鑄錠；然后將tib2/niti母合金鑄錠進(jìn)行真空自耗重熔或電渣重熔，通過(guò)控制自耗過(guò)程中凝固過(guò)冷度和速度來(lái)控制tib2的形核、生長(zhǎng)方向和形態(tài)，實(shí)現(xiàn)tib2在niti合金中沿凝固方向呈線性均勻分布，同時(shí)直徑要控制到納米尺度范圍內(nèi)。
2、將真空自耗錠進(jìn)行鍛造開(kāi)坯并熱軋成棒材，將軋制的棒材熱拉拔成絲，最后再將熱拉拔得到的絲冷拉拔到0.3-1.0mm不同規(guī)格；
3、冷拉拔后再進(jìn)行退火熱處理，將真空自耗錠進(jìn)行鍛造開(kāi)坯、軋制盤(pán)圓、絲材熱拉拔和冷拉拔過(guò)程中，每一步都是沿著軸向進(jìn)行塑性變形流動(dòng)，在變形過(guò)程中tib2納米線也是隨著niti基體的流動(dòng)逐步自動(dòng)調(diào)整到軸線方向，因此熱變形的過(guò)程也是tib2逐步完成沿軸向定向排列的過(guò)程，最終得到tib2納米線取向增強(qiáng)niti合金絲。
本發(fā)明提出采用tib2陶瓷納米線對(duì)niti合金進(jìn)行取向強(qiáng)化，通過(guò)感應(yīng)熔煉使tib2在niti合金中原位生成，并通過(guò)真空自耗結(jié)合鍛造、拉拔工藝使得tib2納米線最終在niti合金絲中沿著軸向定向排列，這樣通過(guò)原位生成tib2相并使之以納米線形式在niti合金絲中定向排列，能夠保持niti合金低彈性模量、高彈性應(yīng)變的同時(shí)，獲得更高的強(qiáng)度和耐磨性能，從而大幅度提高牙髓針的使用壽命和可靠性。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，(1)niti合金絲中以原位生成形式引入tib2納米線，并使其沿著軸向取向分布，能夠彌補(bǔ)niti合金強(qiáng)度的不足，獲得兼顧高柔韌性和高強(qiáng)度雙重性能的牙髓針材料，牙髓針的使用性能和可靠性都將得到大幅度提高；(2)冶煉過(guò)程中采用nib合金作為b源，能夠有效降低熔煉溫度，降低b的燒損，通過(guò)真空自耗重熔工藝可實(shí)現(xiàn)tib2在niti中的原位生成和均勻取向分布。
附圖說(shuō)明：
圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式:
實(shí)施例1:制備φ1.0mm的tib2(5vol％)/niti合金絲
采用50kg的真空感應(yīng)熔煉爐來(lái)制備母合金鑄錠，按母合金錠40kg進(jìn)行配料，根據(jù)最終合金絲中tib2體積分?jǐn)?shù)5％、ni和ti原子比1：1計(jì)算，電解鎳應(yīng)加入19445.8克，海綿鈦加入18340.6克，nib合金(b占20wt％)加入2213.8克，通過(guò)真空感應(yīng)熔煉制備tib2/niti母合金，并澆鑄成φ70mm規(guī)格的鑄錠；然后將tib2/niti母合金鑄錠進(jìn)行真空自耗重熔，重熔錠規(guī)格為φ140mm，再將真空自耗錠進(jìn)行鍛造開(kāi)坯至φ60mm并熱軋到φ16mm棒材，鍛造和熱軋溫度為850℃，將軋制的φ16mm棒材熱拉拔到φ2mm絲，拉拔溫度750℃，最后再將熱拉拔得到的φ2mm絲冷拉拔到1.0mm，并進(jìn)行退火熱處理，退火溫度350℃，最終得到規(guī)格為φ1.0mm的tib2(5vol％)/niti合金絲.
實(shí)施例2:制備φ0.3mm的tib2(10vol％)/niti合金絲
采用50kg的真空感應(yīng)熔煉爐來(lái)制備母合金鑄錠，按母合金錠40kg進(jìn)行配料，根據(jù)最終合金絲中tib體積分?jǐn)?shù)10％、ni和ti原子比1：1計(jì)算，電解鎳應(yīng)加入16830.4克，海綿鈦加入18693.1克，nib合金(b占20wt％)加入4476.5克，通過(guò)真空感應(yīng)熔煉制備tib2/niti母合金，并澆鑄成φ90mm規(guī)格的鑄錠；然后將tib2/niti母合金鑄錠進(jìn)行真空自耗重熔，重熔錠規(guī)格為φ150mm，再將真空自耗錠進(jìn)行鍛造開(kāi)坯至φ80mm并熱軋到φ20mm棒材，鍛造和熱軋溫度為900℃，將軋制的φ20mm棒材熱拉拔到φ3mm絲，拉拔溫度800℃，最后再將熱拉拔得到的φ3mm絲冷拉拔到0.3mm，并進(jìn)行退火熱處理，退火溫度500℃，最終得到規(guī)格為φ0.3mm的tib2(10vol％)/niti合金絲。