一种医用全奥氏体钴铬钼合金及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种医用全奥氏体钴铬钼合金，按重量百分比包括如下组分：铬26%~33%、钼4.5%~7.5%、氮0.08%~0.25%、余量为钴和杂质。本发明还公开了医用全奥氏体钴铬钼合金的制备方法是在1490~1600℃的条件下熔炼得到液态合金，凝固冷却至1050~1250℃保温2.5~3小时后空冷得到全奥氏体钴基合金铸锭。本发明的目的是提供可锻造、可热处理、非磁性的全奥氏体钴基合金。

说明书

技术领域

本发明涉及钴基材料领域，具体涉及一种医用全奥氏体钴铬钼合金及其制备方法和应用。

背景技术

钴铬钼合金是一种以钴为基体，辅以铬和钼合金化的、合金中虽然加入较多的合金元素，但其仍保持钴的晶体结构特征(高温为面心立方结构，而中低温转变为密排六方结构)，应用于人体的生物变形结构材料。由于铬、钼的加入，降低了奥氏体结构的稳定性，导致合金的马氏体转变温度点升高，减少了合金高温时的奥氏体温度区间，因此当合金凝固至室温时合金中存在大量的马氏体组织。

另一方面，铬、钼的加入，降低了合金层错能，导致钴铬钼合金在奥氏体结构温度区间受到应力时出现马氏体相变，形成较多的马氏体组织(密排六方结构)。密排六方结构的马氏体组织其滑移系极少，塑性差，导致钴铬钼合金变形极其困难。

钴铬钼合金中马氏体的存在，极大地提高了合金的变形难度，严重影响该合金的应用，而作为一种可广泛应用于人体的生物变形结构材料，如何减少马氏体含量，降低变形难度是值得一直探讨的问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明第一个目的是提供一种医用全奥氏体钴铬钼合金。

本发明的第二个目的是提供一种医用全奥氏体钴铬钼合金的制备方法。

本发明的第三个目的是提供了一种医用全奥氏体钴铬钼合金的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种医用全奥氏体钴铬钼合金，按重量百分比包括如下组分：铬26％～33％、钼4.5％～7.5％、氮0.08％～0.25％、余量为钴和杂质。

作为优选，按重量百分比包括如下组分：铬28％～30％、钼5.5％～6.5％、氮0.14％～0.19％、余量为钴和杂质。

作为优选，所述合金中杂质含量不超过奥氏体钴基合金总重量的1％。

上述的医用全奥氏体钴铬钼合金的制备方法，包括以下步骤：在1490～1600℃的条 件下熔炼上述各个组分得到液态合金，凝固冷却至1050～1250℃保温2.5～3小时后得到铸锭，空冷后得到全奥氏体钴基合金。

作为优选，所述熔炼温度为1530℃，凝固冷却至1200℃保温3小时后得到铸锭，空冷后得到全奥氏体钴基合金。

上述的医用全奥氏体钴铬钼合金在人体关节替代假肢方面的应用。

本发明通过上述组分和工艺步骤得到全奥氏体钴铬钼合金，降低了合金变形难度。

有益效果：本发明具有以下优点：本发明的全奥氏体钴铬钼合金具有较高的强度(屈服强度≥680MPa、抗拉强度≥950MPa)、良好的延伸率(延伸率≥22％，断面收缩率≥20％)、呈现出色的可锻造性，制备方法可以得到可锻造、可热处理、非磁性的全奥氏体钴基合金。

附图说明

图1为实施例1～4以及对比例1所获铸态钴铬钼合金的X-射线衍射图(物相分析)；图中表示马氏体的衍射面，其峰值的高低表征马氏体含量。相对应的(111)_γ、(200)_γ、(220)_γ、(311)_γ、(222)_γ表示奥氏体的衍射面，其峰值的高低表征奥氏体含量的多少。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作更进一步的举例说明。

实施例1：

通过在1490℃的条件下熔炼以下组分得到液态合金，凝固冷却至1050℃保温3小时后得到铸锭，空冷后得到全奥氏体钴铬钼合金。

组分含量如下：铬29kg；钼6kg；氮0.08kg；钴64.92kg；全奥氏体钴铬钼合金总重量为100kg。

实施例2：

通过在1530℃的条件下熔炼以下组分得到液态合金，凝固冷却至1200℃保温2.7小时后得到铸锭，空冷后得到全奥氏体钴铬钼合金。

组分含量如下：铬29kg；钼6kg；氮0.14kg；钴64.86kg；全奥氏体钴铬钼合金总重量为100kg。

实施例3：

通过在1600℃的条件下熔炼以下组分得到液态合金，凝固冷却至1200℃保温2.5小时后得到铸锭，空冷后得到全奥氏体钴铬钼合金；全奥氏体钴铬钼合金总重量为100kg。

组分含量如下：铬29kg；钼6kg；氮0.19kg；钴64.81kg。

实施例4：

通过在1530℃的条件下熔炼以下组分得到液态合金，凝固冷却至1200℃保温3小时后得到铸锭，空冷后得到全奥氏体钴铬钼合金。

组分含量如下：铬29kg；钼6kg；氮0.25kg；钴64.75kg；全奥氏体钴铬钼合金总重量为100kg。

对比例1：

通过以在1530℃的条件下熔炼以下组分得到液态合金，凝固冷却至1200℃保温3小时后得到铸锭，空冷后得到部分奥氏体钴铬钼合金。

组分含量如下：铬28.5kg；钼5.8kg；钴65.7kg；全奥氏体钴铬钼合金总重量为100kg。

本发明的实施例1～4和对比例1采用组织检测：

利用X射线衍射仪测定合金中奥氏体和ε-马氏体含量：此处用光学显微镜观察很难分辨奥氏体组织和马氏体组织，故改用X射线衍射仪测定。

检测结果：

实施例1的奥氏体含量≥81％；

实施例2的奥氏体含量≥92％；

实施例3的奥氏体含量≥94％；

实施例4的奥氏体含量≥95％；

对比例1的奥氏体含量≤50％。

实施例5

通过在1490℃的条件下熔炼以下组分得到液态合金，凝固冷却至1200℃保温3小时后得到铸锭，空冷后得到全奥氏体钴铬钼合金。

组分含量如下：铬26kg；钼7.5kg；氮0.19kg；钴66.31kg；全奥氏体钴铬钼合金总重量为100kg。

实施例6

通过在1530℃的条件下熔炼以下组分得到液态合金，凝固冷却至1250℃保温2.8小时后得到铸锭，空冷后得到全奥氏体钴铬钼合金。

组分含量如下：铬33kg；钼4.5kg；氮0.14kg；钴62.36kg；全奥氏体钴铬钼合金总重量为100kg。

实施例7

通过在1530℃的条件下熔炼以下组分得到液态合金，凝固冷却至1200℃保温2.5小时后得到铸锭，空冷后得到全奥氏体钴铬钼合金。

组分含量如下：铬28kg；钼6.5kg；氮0.14kg；钴65.36kg；全奥氏体钴铬钼合金总重量为100kg。

实施例8

通过以下组分的材料在1530℃的条件下熔炼得到液态合金，凝固冷却至1150℃保温3小时后得到铸锭，空冷后得到全奥氏体钴铬钼合金。

组分含量如下：铬30kg；钼5.5kg；氮0.19kg；钴64.31kg；全奥氏体钴铬钼合金总重量为100kg。

检测结果：

利用X射线衍射仪测定合金中奥氏体和ε-马氏体含量：此处用光学显微镜观察很难 分辨奥氏体组织和马氏体组织，故改用X射线衍射仪测定。

检测结果：

实施例5的奥氏体含量≥94％；

实施例6的奥氏体含量≥92％；

实施例7的奥氏体含量≥93％；

实施例8的奥氏体含量≥93％；

本发明实施例1～8和对比例1的全奥氏体钴铬钼合金相关检测参数：

屈服强度MPa抗拉强度MPa延伸率％断面收缩率％实施例16809502220实施例26859522322实施例36869552220实施例46909602521实施例56809502322实施例66829522419实施例76859522322实施例86869552226对比例1718998108

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。