織及力學(xué)性能醫(yī)用TC4ELI中厚板； 2、 熱處理工藝新穎，采用"TP-(40~140) °C高溫退火+慢冷"熱處理工藝，取代傳統(tǒng) 的"700~820°C較低溫度退火+空冷"熱處理工藝，更有利于獲得等軸化效果好、均勻的組 織； 3、 組織優(yōu)異：成品組織由傳統(tǒng)A6~A9級(jí)提高至A1~A3級(jí)，組織更為優(yōu)異； 4、 設(shè)備及工藝簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)大批量穩(wěn)定生產(chǎn)。
[0016] 本發(fā)明的具體實(shí)施例如下： 實(shí)例1 : 第一步、鑄錠熔煉：選用零級(jí)小顆粒海綿鈦、鋁釩中間合金、鋁豆及99. 8%純度二氧化 鈦粉末進(jìn)行配料、壓制電極、組焊電極及真空自耗電弧爐三次熔煉，然后切除冒口并進(jìn)行扒 皮。采用金相法測(cè)定TC4ELI鈦合金鑄錠T0為965°C。
[0017] 第二步、板坯制作：全0鍛造坯料加熱溫度為ll〇〇°C，進(jìn)行兩墩兩拔，火次總變形 量控制為200%,述料修磨后進(jìn)行a+0鍛造。a+0鍛造述料加熱溫度為940°C,進(jìn)行兩墩 兩拔，火次總變形量為160%，毛坯后經(jīng)整形及銑面得到120_厚度規(guī)格軋制用板坯。板坯低 倍組織達(dá)到模糊晶，高倍組織為細(xì)小均勻的a+0雙相組織，板坯滿足GB/T5193-2007超聲 探傷A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
[0018] 第三步、一火軋制：一火坯料加熱溫度940°C，保溫時(shí)間190min，經(jīng)8道次軋至 30mm，各道次變形率依次為13%、20%、18%、17%、16%、15%、14%、14%，一火熱軋軋程變形率為 75%。
[0019] 第四步、中間修磨：一火板經(jīng)扒皮、拋光修磨見金屬色，并去除表面裂紋、壓入等缺 陷，修磨方向垂直于一火軋制方向。
[0020] 第五步、二火軋制：二火軋制方向垂直于一火軋制方向。二火坯料加熱溫度 920°C，保溫時(shí)間40min，經(jīng)5道次軋至15mm成品厚度，各道次變形率依次為13%、17%、16%、 11%、6%，二火熱軋軋程變形率為50%。
[0021] 第六步、熱處理：采用大氣氣氛進(jìn)行退火，退火板材疊放4張，疊放總厚度為60_， 退火板材600°C裝爐，裝爐后保溫2h，然后升溫至880°C退火溫度進(jìn)行保溫，保溫2. 5h后，隨 爐慢冷至650°C，慢冷冷卻速率為1. 0°C/min。隨后板材進(jìn)行630°C壓矯形退火，壓鐵厚度 200mm〇
[0022] 第七步、表面處理：采用砂光方法進(jìn)行表面處理，去除表面氧化層及缺陷，得到合 格產(chǎn)品。成品橫向組織如圖1所示，力學(xué)性能下表所示。
[0023]實(shí)例 2 : 第一步、鑄錠熔煉：選用零級(jí)小顆粒海綿鈦、鋁釩中間合金、鋁豆及99. 8%純度二氧化 鈦粉末進(jìn)行配料、壓制電極、組焊電極及真空自耗電弧爐三次熔煉，然后切除冒口并進(jìn)行扒 皮。采用金相法測(cè)定TC4ELI鈦合金鑄錠T0為970°C。
[0024] 第二步、板坯制作：全0鍛造坯料加熱溫度為1120°C，進(jìn)行三墩三拔，火次總變形 量控制為240%,述料修磨后進(jìn)行a+0鍛造。a+0鍛造述料加熱溫度為950°C,進(jìn)行兩墩 兩拔，火次總變形量控制為160%，毛坯后經(jīng)整形及銑面得到140mm厚度規(guī)格軋制用板坯。板 坯低倍組織達(dá)到模糊晶，高倍組織為細(xì)小均勻的a+ 0雙相組織，板坯滿足GB/T5193-2007 超聲探傷A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
[0025] 第三步、一火軋制：一火坯料加熱溫度940°C，保溫時(shí)間220min，經(jīng)8道次軋至 30mm，各道次變形率依次為14%、18%、16%、15%、13%、11%、9%、8%，一火熱軋軋程變形率為 68%。
[0026] 第四步、中間修磨：一火板經(jīng)扒皮、拋光修磨見金屬色，并去除表面裂紋、壓入等缺 陷，修磨方向垂直于一火軋制方向。
[0027] 第五步、二火軋制：二火軋制方向垂直于一火軋制方向。二火坯料加熱溫度 900°C，保溫時(shí)間60min，經(jīng)6道次軋至18mm成品厚度，各道次變形率依次為13%、18%、16%、 15%、13%、10%，二火熱軋軋程變形率為60%。
[0028] 第六步、熱處理：采用大氣氣氛進(jìn)行退火，退火板材疊放2張，疊放總厚度為36mm， 退火板材650°C裝爐，裝爐后保溫1. 5h，然后升溫至90(TC退火溫度進(jìn)行保溫，保溫1. 5h后， 隨爐慢冷至650°C，慢冷冷卻速率為1. 5°C/min。隨后板材進(jìn)行650°C壓矯形退火，壓鐵厚 度 200mm。
[0029] 第七步、表面處理：采用砂光方法進(jìn)行表面處理，去除表面氧化層及缺陷，得到合 格產(chǎn)品。成品橫向組織如圖2所示，力學(xué)性能如下表所示。
[0030] 對(duì)比例1: 對(duì)比例1成品厚度與實(shí)施例2相同均為18mm，除熱處理工藝采用"800°C退火+空冷" 工藝外，其余工藝與實(shí)施例2均相同。得到的成品板材橫向組織如圖3所示，力學(xué)性能下表 所示。
[0031] 采用本發(fā)明加工的產(chǎn)品組織類型及性能
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種醫(yī)用TC4ELI鈦合金中厚板的加工方法，其特征是：具體操作步驟如下： 一、 鑄錠熔煉： 首先選用零級(jí)小顆粒海綿鈦、鋁釩中間合金、鋁豆及二氧化鈦粉進(jìn)行配料及壓制電極， 然后進(jìn)行電極組焊，對(duì)組焊后的電極進(jìn)行熔煉，然后將鑄錠冒口切除并進(jìn)行扒皮； 二、 板坯制作： 接上步，將鈦合金β轉(zhuǎn)變溫度定義為Τβ，鑄錠需經(jīng)過全β鍛造及α+β鍛造，以充 分破碎粗大鑄態(tài)組織，坯料修磨后進(jìn)行再α+β鍛造，板坯經(jīng)整形及銑面后成為軋制可用 板坯，板坯低倍組織應(yīng)達(dá)到半清晰晶或模糊晶要求，清晰晶不可接受，板坯高倍組織應(yīng)為 細(xì)小均勻的α+β雙相組織，鑄態(tài)及魏式組織不可接受，板坯超聲波探傷檢驗(yàn)不低于GB/ Τ5193-2007 標(biāo)準(zhǔn) A 級(jí)； 三、 一火軋制： 接上步，一火坯料加熱溫度為T β - (20~60) °C，保溫時(shí)間以I. 6±0. 2min/mm計(jì)算，一 火道次變形率在5~25%之間，一火軋程變形率控制為40~85%，經(jīng)6~12道次軋至一火 目標(biāo)厚度； 四、 中間修磨： 接上步，一火板經(jīng)扒皮、拋光修磨見金屬色，并去除表面裂紋、壓入等缺陷，修磨方向垂 直于一火軋制方向； 五、 二火軋制： 接上步，二火軋制方向垂直于一火軋制方向，二火坯料加熱溫度低于一火加熱溫度 20~60°C，保溫時(shí)間以I. 3±0. 2min/mm計(jì)算，二火道次變形率在5~20%之間，二火軋程 變形率控制為40~70%，經(jīng)4~8道次軋至目標(biāo)厚度； 六、 熱處理： 接上步，采用大氣氣氛進(jìn)行退火，退火板材可疊放裝爐，但疊放總厚度應(yīng)< 80mm，退火 板材裝爐溫度彡700°C，在裝爐溫度下預(yù)熱1~3小時(shí)后，升溫至T β - (40~140) °C退火溫 度進(jìn)行保溫，保溫時(shí)間為1~3h，保溫結(jié)束后慢冷至< 700°C，慢冷冷卻速率< 2°C /min，然 后出爐空冷，若大氣退火后鈦板板形不良，則在< 650°C溫度下進(jìn)行壓矯形退火； 七、 表面處理： 接上步，采用堿酸洗、噴砂酸洗或砂光方法進(jìn)行表面處理，去除表面氧化層及缺陷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用TC4ELI鈦合金中厚板的加工方法，其特征是：所述第一 步中二氧化鈦粉的純度大于99. 5%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用TC4ELI鈦合金中厚板的加工方法，其特征是：所述第一 步中電極組焊為使用真空等離子焊箱進(jìn)行電極組焊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用TC4ELI鈦合金中厚板的加工方法，其特征是：所述第一 步中熔煉為采用真空自耗電弧爐進(jìn)行三次熔煉。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用TC4ELI鈦合金中厚板的加工方法，其特征是：所述第一 步中扒皮為在車床上進(jìn)行扒皮。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用TC4ELI鈦合金中厚板的加工方法，其特征是：所述第二 步中全β鍛造坯料加熱溫度為Τβ+(50~180) °C，進(jìn)行兩次或以上墩拔處理，火次總變形 量控制為120~300%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用TC4ELI鈦合金中厚板的加工方法，其特征是：所述第 二步中α+β鍛造坯料加熱溫度為T β-(20~60) °C，進(jìn)行兩墩兩拔，火次總變形量控制為 120 ~200%。
【專利摘要】一種醫(yī)用TC4ELI鈦合金中厚板的加工方法，本發(fā)明可大批量穩(wěn)定生產(chǎn)獲得A1～A3級(jí)組織，且綜合力學(xué)性能優(yōu)異，本發(fā)明通過綜合控制原材料板坯鍛造工藝、板材軋制工藝及熱處理工藝，將TC4ELI中厚板組織由A6～A9級(jí)改善為A1～A3級(jí)，同時(shí)綜合力學(xué)性能優(yōu)異，解決了高端外科植入物醫(yī)用TC4ELI中厚板加工技術(shù)難題，滿足了高端市場(chǎng)及患者需求，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)該類產(chǎn)品大批量的穩(wěn)定生產(chǎn)。
【IPC分類】C22F1-18
【公開號(hào)】CN104651767
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510040124
【發(fā)明人】李渤渤, 劉喜波, 李洋, 劉茵琪, 王樹軍, 紀(jì)大偉, 陳濤
【申請(qǐng)人】洛陽(yáng)雙瑞精鑄鈦業(yè)有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日