5]圖6為采用攪拌摩擦焊接方法獲得的表面改性層圖；
[0036]圖7為對(duì)比例2的醫(yī)用β鈦合金經(jīng)過(guò)激光淬火后的宏觀金相圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0038]實(shí)施例1
[0039]本實(shí)施例涉及一種采用激光淬火技術(shù)對(duì)醫(yī)用β鈦合金表面改性，具體步驟如下:
[0040](a)、表面處理:將乳制退火后厚度為Imm的醫(yī)用β鈦合金表面打磨去除氧化皮，用打磨機(jī)將材料表面磨光至光滑狀態(tài)；所述乳制退火的退火時(shí)間為3?5min。
[0041](b)、安裝加工試樣:將試樣用夾具固定在半導(dǎo)體激光設(shè)備的工作臺(tái)上，并設(shè)置好加工的各個(gè)工藝參數(shù)；設(shè)計(jì)激光淬火加工的工藝參數(shù):激光淬火功率為500W，掃描速度為12mm/s。
[0042](c)、材料表面改性:對(duì)步驟(b)中確認(rèn)的醫(yī)用β鈦合金進(jìn)行激光淬火表面改性；試樣加工步驟(a)所示，加工過(guò)程中用氬氣保護(hù)，流量為20L/min，激光器與工件表面的距離為5mm，激光快掃I道次。
[0043]所述的醫(yī)用β鈦合金的成分及質(zhì)量百分比為:Nb:35% ,Ta:2 % ,Zr:3T1:60% ;其制備方法包括:采用真空自耗熔煉技術(shù)設(shè)計(jì)Nb、Ta和Zr的含量，與海綿鈦混合后壓制成型，并將鑄錠至少淬火兩次；將淬火后的鑄錠經(jīng)機(jī)加工后用氬弧焊與輔助電極焊合，重新在真空自耗電弧爐熔煉；將熔煉后的錠子在950°C熱鍛，去除材料表面氧化皮，在920 °C?950 0C對(duì)材料進(jìn)行乳制變形后退火處理。
[0044]試樣的超彈性特征由純彈性應(yīng)變和超彈性應(yīng)變來(lái)表示。在卸載過(guò)程中，卸載曲線由線性和非線性?xún)刹糠纸M成，這種線性的彈性回復(fù)應(yīng)變?yōu)榧儚椥詰?yīng)變(E);而非線性回復(fù)階段所造成的應(yīng)變?yōu)槌瑥椥詰?yīng)變(SE)。圖1和圖2所示為醫(yī)用β鈦合金母材和經(jīng)過(guò)激光淬火后的醫(yī)用β鈦合金的超彈性能對(duì)比。比較圖1、圖2可知，經(jīng)過(guò)激光淬火后，鈦合金的超彈性能顯者提尚。
[0045]實(shí)施例2
[0046]采用激光淬火處理對(duì)醫(yī)用β鈦合金表面改性，具體步驟參照實(shí)施例1，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)如下:
[0047]乳制退火后厚度為0.8mm的醫(yī)用β鈦合金激光淬火工藝參數(shù):激光淬火功率為450W，掃描速度為6mm/s，氬氣保護(hù)，流量為20L/min。圖3所示為醫(yī)用β鈦合金進(jìn)行I道次激光淬火后的宏觀金相圖。由圖3可知，經(jīng)過(guò)激光淬火處理后，在形成上述馬氏體的同時(shí)，鈦合金的晶粒明顯長(zhǎng)大，且表面光滑潔凈、組織比較均勻。
[0048]實(shí)施例3
[0049]采用激光淬火處理對(duì)醫(yī)用β鈦合金表面改性，具體步驟參照實(shí)施例1，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)如下:
[0050]乳制退火后厚度為0.5mm的醫(yī)用β鈦合金激光淬火工藝參數(shù):激光淬火功率為600W，掃描速度為16mm/s，氬氣保護(hù)，流量為30L/min。同樣地提高了鈦合金的超彈性性能。圖4和圖5所示為醫(yī)用β鈦合金母材和經(jīng)過(guò)激光淬火后的醫(yī)用β鈦合金的金相組織圖。比較圖4和圖5可知，經(jīng)過(guò)激光淬火后，鈦合金的組織形成了較多的馬氏體，這是提高鈦合金超彈性能的主要原因。
[0051]對(duì)比例I
[0052]采用現(xiàn)有技術(shù)的攪拌摩擦焊接方法對(duì)實(shí)施例1所述醫(yī)用β鈦合金進(jìn)行表面改性，獲得的表面改性層如圖6所示，獲得的焊接表面粗糙不平，不能直接應(yīng)用，需要進(jìn)行后續(xù)的表面精加工；而利用激光淬火方法獲得的改性層表面光潔平滑，可直接應(yīng)用，減少了表面精加工的工藝。
[0053]對(duì)比例2
[0054]采用激光重熔處理對(duì)實(shí)施例1所述醫(yī)用β鈦合金表面改性，具體步驟參照實(shí)施例1，不同之處如下:
[0055]乳制退火后厚度為0.8mm的醫(yī)用β鈦合金激光淬火工藝參數(shù):激光淬火功率為400W，掃描速度為2mm/s時(shí)，氬氣保護(hù)且流量為20L/min時(shí)，鈦合金表面發(fā)生熔化，不能獲得淬火組織，如圖7所示。
[0056]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種激光淬火技術(shù)制備增強(qiáng)醫(yī)用β鈦合金超彈性能的方法，其特征在于，包括以下步驟: a、材料表面處理:將乳制退火后的醫(yī)用β鈦合金表面打磨去除氧化皮、矯直，再用丙酮清洗； b、固定加工試樣:將試樣固定在半導(dǎo)體激光設(shè)備的工作臺(tái)上，經(jīng)處理的表面朝上，并設(shè)置激光淬火的工藝參數(shù)； C、材料表面處理:在氬氣保護(hù)下對(duì)醫(yī)用β鈦合金進(jìn)行激光淬火表面改性，加工道次為I道次。2.如權(quán)利要求1所述的激光淬火技術(shù)制備增強(qiáng)醫(yī)用β鈦合金超彈性能的方法，其特征在于，所述的β鈦合金的成分及質(zhì)量百分比為:Nb:35%，Ta:2%，Zr:3%，T1:60%。3.如權(quán)利要求1或2所述的激光淬火技術(shù)制備增強(qiáng)醫(yī)用β鈦合金超彈性能的方法，其特征在于，所述的β鈦合金的制備方法包括: 步驟一、采用真空自耗熔煉技術(shù)設(shè)計(jì)Nb、Ta和Zr的含量，與海綿鈦混合后壓制成型，并將鑄錠至少淬火兩次； 步驟二、將淬火后的鑄錠經(jīng)機(jī)加工后用氬弧焊與輔助電極焊合，重新在真空自耗電弧爐熔煉； 步驟三、將熔煉后的錠子在950°C熱鍛，去除材料表面氧化皮，在920°C?950°C對(duì)材料進(jìn)行乳制變形后退火處理。4.如權(quán)利要求1所述的激光淬火技術(shù)制備增強(qiáng)醫(yī)用β鈦合金超彈性能的方法，其特征在于，步驟a所述乳制退火后的β鈦合金厚度為0.5?1_。5.如權(quán)利要求1所述的激光淬火技術(shù)制備增強(qiáng)醫(yī)用β鈦合金超彈性能的方法，其特征在于，步驟a所述壓制退火的退火時(shí)間為3?5min。6.如權(quán)利要求1所述的激光淬火技術(shù)制備增強(qiáng)醫(yī)用β鈦合金超彈性能的方法，其特征在于，所述的步驟b中，半導(dǎo)體激光設(shè)備的輸出激光的波長(zhǎng)為808nm?940nm。7.如權(quán)利要求1所述的激光淬火技術(shù)制備增強(qiáng)醫(yī)用β鈦合金超彈性能的方法，其特征在于，所述的步驟b中，激光淬火的工藝參數(shù)為功率450W?600W，掃描速度6?16mm/s。8.如權(quán)利要求1所述的激光淬火技術(shù)制備增強(qiáng)醫(yī)用β鈦合金超彈性能的方法，其特征在于，所述的步驟c中，進(jìn)行激光淬火時(shí)的激光束能量分布為在慢軸方向成高帽分布，在快軸方向呈高斯分布。9.如權(quán)利要求1所述的激光淬火技術(shù)制備增強(qiáng)醫(yī)用β鈦合金超彈性能的方法，其特征在于，所述的步驟c中，進(jìn)行激光淬火時(shí)激光焦點(diǎn)處斑點(diǎn)為矩形；激光器與β鈦合金表面的距離為5mm。10.如權(quán)利要求1所述的激光淬火技術(shù)制備增強(qiáng)醫(yī)用β鈦合金超彈性能的方法，其特征在于，所述的步驟c中，氬氣的氣體流量設(shè)定為20?30L/min。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種激光淬火技術(shù)制備增強(qiáng)醫(yī)用β鈦合金超彈性能的方法，通過(guò)半導(dǎo)體激光對(duì)醫(yī)用β鈦合金進(jìn)行表面淬火處理，激光淬火的工藝參數(shù)為功率450W～600W,掃描速度6～16mm/s，加工道次為1道次。本發(fā)明的方法顯著提高了醫(yī)用β鈦合金的超彈性能，且表面改性后的醫(yī)用β鈦合金表面光滑平整，不需再進(jìn)行表面精加工即可用于后續(xù)工藝流程。
【IPC分類(lèi)】C21D1/09, C22F1/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105132840
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510390534
【發(fā)明人】馬曉麗, 王立強(qiáng), 姚成武, 呂維潔
【申請(qǐng)人】上海交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年7月3日